osg学习(七十)如何根据视口对象自动调整视点位置、距离

本文主要介绍了在osg库中,如何根据视口对象自动调整视点的位置和距离,以适应不同显示区域的需求,从而实现更灵活的场景观察。

 

osgGA/CameraManipulator.cpp
void CameraManipulator::computeHomePosition(const osg::Camera *camera, bool useBoundingBox)
{
    double dist = 3.5f * boundingSphere.radius();
    if (camera)
        {

            // try to compute dist from frustum
            double left,right,bottom,top,zNear,zFar;
            if (camera->getProjectionMatrixAsFrustum(left,right,bottom,top,zNear,zFar))
            {
                double vertical2 = fabs(right - left) / zNear / 2.;
                double horizontal2 = fabs(top - bottom) / zNear / 2.;
                double dim = horizontal2 < vertical2 ? horizontal2 : vertical2;
                double viewAngle = atan2(dim,1.);
                dist = boundingSphere.radius() / sin(viewAngle);
            }
    }
    // set home position
        setHomePosition(boundi
<think> 首先,用户的问题是如何在OpenSceneGraph(OSG)中使用osgGA::CameraManipulator获取当前位置视点)和中心点之间的距离。用户提到了osgGA::CameraManipulator,这是一个处理相机操作(如平移、旋转)的类。 我需要参考用户提供的引用内容: - 引用[1]:解释了osgGA是处理用户输入事件的核心库,包括相机操作。 - 引用[2]:有一个代码片段,设置了TrackballManipulator,但没有直接获取距离的信息。 - 引用[3]:提到osgGA用于相机操作与输入事件处理。 - 引用[4]:讨论相机和控制,提到了添加从属相机,但不直接相关。 - 引用[5]:展示了使用FlightManipulator设置位置和方向,包括设置初始位置和方向。 用户的问题是获取当前角(eye)和中心点(center)之间的距离。在OSG中,相机操作通常通过osgGA::CameraManipulator来处理。常见的Manipulator如TrackballManipulator或FlightManipulator,它们管理相机的图矩阵(view matrix),该矩阵定义了视点(eye)、焦点(center)和上方向(up)。 要获取距离,我需要计算视点和焦点之间的欧几里得距离(Euclidean distance)。数学上,距离公式是: $$ d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2} $$ 其中$(x_1, y_1, z_1)$是视点坐标,$(x_2, y_2, z_2)$是焦点坐标。 在OSG中,可以通过CameraManipulator获取当前的图矩阵(view matrix)。图矩阵通常是一个4x4矩阵,表示从世界空间到观察空间的变换。更直接地,osgGA::CameraManipulator类提供方法来获取或设置图矩阵。 具体地: - CameraManipulator有一个方法getMatrix()或getInverseMatrix(),返回当前图矩阵的逆矩阵(因为图矩阵是模型图矩阵的一部分)。 - 从图矩阵中,可以提取视点和焦点。 在OSG中,图矩阵的逆矩阵(inverse view matrix)包含相机在世界空间中的位置视点)和方向。 要获取视点和焦点: - 使用CameraManipulator::getMatrix()方法返回一个矩阵,该矩阵表示从世界空间到相机局部空间的变换的逆矩阵。 - 实际上,getMatrix()返回的是图矩阵的逆矩阵(即模型矩阵),因此(0,0,0)在这个矩阵中对应于视点。 - 焦点通常是通过方向向量或特定点定义的。 在TrackballManipulator中,有一个方法getCenter()返回中心点。同样,有方法获取视点。 查看OSG文档或常见用法: - osgGA::StandardManipulator(CameraManipulator的子类)有方法: - getMatrix():返回当前图矩阵的逆矩阵。 - getInverseMatrix():返回图矩阵。 - 从视点位置,可以通过矩阵获取位置:矩阵的第三列(平移部分)给出视点。 - 焦点可以通过计算或使用特定方法获取。 在TrackballManipulator中,直接有方法: - getCenter():返回中心点(center)。 - getPosition():但getPosition()可能不是标准;通常,位置图矩阵的平移部分。 一个标准的方法是: 1. 获取当前CameraManipulator的图矩阵。 2. 从图矩阵提取视点(eye point)。 3. 获取中心点(center point),这可能需要通过manipulator的方法或计算。 引用[5]中,有使用FlightManipulator设置位置和方向的示例: ```cpp manipulator->setPosition(osg::Vec3d(0, 0, 100)); manipulator->setDirection(osg::Vec3d(1, 0, 0)); ``` 这里,setPosition()设置视点?在FlightManipulator中,setPosition()可能设置相机位置视点)。 在OSG API中: - osgGA::CameraManipulator有一个虚函数getMatrix(),返回osg::Matrixd。 - 对于StandardManipulator(如TrackballManipulator),有getCenter()方法。 是的,在osgGA::StandardManipulator类中,有: - osg::Vec3d getCenter() const; - void getTransformation(osg::Vec3d& eye, osg::Vec3d& center, osg::Vec3d& up) const; // 这个方法可能可用。 实际上,在osgGA::StandardManipulator中,有一个方法: ```cpp void getTransformation(osg::Vec3d& eye, osg::Vec3d& center, osg::Vec3d& up) const; ``` 这个方法返回当前的视点、中心和上方向向量。 一旦获取了eye和center,计算距离就简单了。 步骤: 1. 获取当前的CameraManipulator,例如通过viewer->getCameraManipulator()。 2. 如果manipulator是StandardManipulator(如TrackballManipulator),使用getTransformation()方法获取eye和center。 3. 计算距离:distance = (eye - center).length(); 在代码中: ```cpp osgGA::CameraManipulator* manipulator = viewer->getCameraManipulator(); if (manipulator) { osg::Vec3d eye, center, up; manipulator->getTransformation(eye, center, up); // 注意:getTransformation可能不是所有manipulator都有;检查类型 double distance = (eye - center).length(); // 现在distance是视点到中心点的距离 } ``` getTransformation()方法在osgGA::StandardManipulator中定义,但CameraManipulator是一个基类。因此,需要确保manipulator是StandardManipulator类型。在OSG中,常见的manipulator如TrackballManipulator继承自StandardManipulator。 如果manipulator不是StandardManipulator,可能需要其他方式,比如从图矩阵提取。 但用户提到"获取当前角和中心点距离",暗示焦点是中心点,这在轨道操作中常见。 在用户提供的引用[2]中,有: ```cpp viewer->setCameraManipulator(new osgGA::TrackballManipulator); ``` 所以,假设用户使用TrackballManipulator。 因此,回答应该指导如何获取这个距离。 现在,构建回答: - 结构清晰:逐步解释。 - 使用中文。 - 行内数学表达式用$...$,如距离公式。 - 独立公式用$$...$$。 - 添加引用标识符。 - 生成相关问题。 回答大纲: 1. 介绍问题:在OSG中,获取当前相机视点与焦点(中心点)之间的距离。 2. 解释方法:通过CameraManipulator获取视点和中心点坐标,然后计算欧几里得距离。 3. 提供代码示例。 4. 添加引用。 5. 生成相关问题。 代码示例基于引用[2]和[5]。 最终回答: - 首先,确认用户问题。 - 然后,逐步描述方法。 - 给出代码片段。 - 结束。 生成的相关问题: 1. 如何修改OSG中的相机位置? 2. OSG中不同CameraManipulator的区别是什么? 3. 如何实现自定义相机操作器? 引用标识: - 引用[2]中有设置manipulator的代码。 - 引用[5]有操作manipulator的示例。 在回答中引用。 </think> 在OpenSceneGraph(OSG)中,获取当前角(视点)和中心点(焦点)之间的距离,可以通过`osgGA::CameraManipulator`实现。`CameraManipulator`管理相机的图矩阵(view matrix),其中包含视点(eye)、焦点(center)和上方向(up)信息。以下是详细步骤和代码实现: ### 步骤说明 1. **获取CameraManipulator对象**:从`osgViewer::Viewer`中获取当前设置的相机操作器。 2. **提取视点和焦点坐标**:使用`getTransformation()`方法(适用于`osgGA::StandardManipulator`子类,如`TrackballManipulator`)获取视点和焦点。 3. **计算欧几里得距离**:视点$(x_e, y_e, z_e)$和焦点$(x_c, y_c, z_c)$之间的距离$d$由公式计算: $$ d = \sqrt{(x_e - x_c)^2 + (y_e - y_c)^2 + (z_e - z_c)^2} $$ 在OSG中,可直接使用`osg::Vec3d`的`length()`方法计算向量长度。 ### 代码示例 以下示例基于Qt集成的OSG环境(参考引用[2]),演示如何获取距离: ```cpp #include <osgGA/CameraManipulator> #include <osgGA/StandardManipulator> // 用于StandardManipulator类型检查 #include <osgViewer/Viewer> #include <iostream> // 假设已初始化Viewer并设置场景 void getEyeCenterDistance(osgViewer::Viewer* viewer) { if (!viewer) return; // 1. 获取当前CameraManipulator osgGA::CameraManipulator* manipulator = viewer->getCameraManipulator(); if (!manipulator) { std::cout << "未设置CameraManipulator!" << std::endl; return; } // 2. 检查是否为StandardManipulator(如TrackballManipulator) osgGA::StandardManipulator* stdManipulator = dynamic_cast<osgGA::StandardManipulator*>(manipulator); if (stdManipulator) { osg::Vec3d eye, center, up; // 提取视点、焦点和上方向 stdManipulator->getTransformation(eye, center, up); // 3. 计算距离视点到焦点的欧几里得距离) double distance = (eye - center).length(); std::cout << "当前距离: " << distance << std::endl; } else { std::cout << "操作器不是StandardManipulator类型!" << std::endl; } } // 在Qt集成环境中调用示例(参考引用[2]) void setupOSGWithQt() { osgQOpenGLWidget* osgWidget = findChild<osgQOpenGLWidget*>("openGLWidget"); osgViewer::Viewer* viewer = osgWidget->getOsgViewer(); viewer->setCameraManipulator(new osgGA::TrackballManipulator); // 设置TrackballManipulator // 其他初始化代码... // 调用函数获取距离 getEyeCenterDistance(viewer); } ``` ### 关键点说明 - **方法兼容性**:`getTransformation()`适用于`osgGA::TrackballManipulator`、`osgGA::FlightManipulator`等子类(参考引用[5])。如果使用自定义操作器,需确保实现此方法。 - **距离计算原理**:欧几里得距离公式直接对应OSG的向量运算。数学表达式为: $$ d = \| \mathbf{eye} - \mathbf{center} \| = \sqrt{(x_e - x_c)^2 + (y_e - y_c)^2 + (z_e - z_c)^2} $$ - **错误处理**:如果操作器非`StandardManipulator`,需通过图矩阵提取坐标(例如使用`manipulator->getMatrix().getTrans()`获取视点),但焦点可能需要额外逻辑(如固定场景中心)。 - **性能**:计算距离是轻量级操作,不影响渲染性能。 ### 注意事项 - 在动态场景中,焦点可能随用户交互变化(如轨道操作时中心点移动),此方法实时更新距离。 - 示例代码基于Qt集成,但原理适用于所有OSG应用(参考引用[2][3])[^2][^3]。
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