OSG虚拟可视化图形开发简介

OSG虚拟可视化图形开发简介

OSG诞生于大概是1997年，可以在osgChina[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,]上查阅到关于OSG的来龙去脉。笔者使用OSG也已经有三到四年的时间了。当初偶然接触OSG到现在，OSG已经在国内外得到广泛的应用，国内已经有好几家专门使用OSG的公司，他们分布在杭州、西安、深圳以及还有一些我不知道的地方。然而，更让人兴慰的是国内的各重点院校与研究所都已经开始使用OSG。

我做为一直使用OSG做开发的图形工作者，感觉非常兴慰。当每一次在群里或论坛说OSG 又有什么什么消息时，看到很多人说：看来选OSG是选对了，OSG明天更好等等类似的话，我热泪盈框。OSG进入中国已经有七到八年了，在这期间，OSG经历了数次变迁，青丝变白发。使用OSG的开发者从无到有，从草根开发者到成立专门使用OSG的公司。

1.1 OSG简介

1.1.1 OSG的诞生

在1997年时，Don Burns由于喜欢滑翔机运动且对计算机图形学非常熟悉，在LINUX上写了一个控制滑翔机的小引擎，这便是OSG的最初雏形。后来在1998年，Don Burns在滑翔机爱好者邮件列表中遇到了Robert Osfield，对OSG的命运起到了决定性的改变。我们现在在邮件列表中也会经常看到Robert的名字，从98年至今，Robert一直担当OSG开发组长，权衡OSG的各种利弊。有很多人在刚开始接触OSG时感觉到非常痛苦，咋一看一点儿都看不懂，疑是什么鬼怪新语言。其实OSG是语法是标准C++的。您可以登录：https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,/ 与https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,查看关于OSG历史的更多信息。也可以查阅《OSG快速入门指南》[]的第一章的相关章节来获得OSG的发展更详细信息。

1.1.2 OSG在中国

OSG在2000年或更早时候进入的中国，据个人了解，FLMN在2003年接触的OSG，并在2005年创立了VRDEV[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,]网站。VRDEV是国内OSG爱好者交流的中心，把无数OSG爱好者引入大门。3DVRI[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,]是基于OSG的VR引擎，在大中院校及公司得到广泛的应用。关于3DVRI的相关案例可以查看osgChina的企业展示版面[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,/projects/osgChina/enterprise.php]。在今年初二，由FreeSouth牵头，联合国内众多爱好者共同建立了OSG中国官方网站[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,]，以及OSG中国讨论区[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,]，组建了OSG在中国的大本营。

目前在国内使用OSG的大概有上千人，专做OSG相关项目的公司有三到五家。各高校与研究所与仿真相关的实验室等等都在不同程度的在OSG这个方向上投入人力与物力。您可以登录https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,查看OSG国内爱好者使用OSG的历程，也可以登录https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html, 来查看最新的讨论。

1.2 如何学习OSG

1.2.1 OSG的书籍

OSG官方出过两本书，一本是《OpenSceneGraph参考手册》[OpenSceneGraph Reference Manuals]，这本书有基于1.2与2.20双版本。该书大概成于07年六月左右，当时记得是在五一的时候，我当时正在家中吃饭，朋友通知说出书了。然而就在今天中午，3DVRI的唐先生刚刚打电话来告知喜讯，说他们方才已经购买到了这本书。这是我听到的第一个购买到这本书的相关消息。这本书是一本参考大全，大家应该有不少都看过C语言参考大全，C++参考大全，PowerBuilder参考大全。

换句话说，里面介绍的是函数与函数说明，并不涉及原理的讲述与案例。当然从某种意

义上讲OSG更侧重于当作工具库来使用，做二次开发相对少一些，OSG的结构与体现在人们面前的使用方法与发展趋势也是越来越方便人们使用，这样应用会是OSG最重要的一环，二次开发则次之。另一本则不得不重重的提一下了，书名叫《OSG快速入门指南》[OpenSceneGraph Quick Start Guide]。这本书由于是官方出的第一本书，而且早就放出话去，故千呼万唤始出来。记得我听见这本书出来的时候饭都没顾上吃，上网吧就下下来了，又打电话又写邮件，不亦乐乎。记得那个时候Array好像已经开始做OSG了。VRDEV上英文版被帖出来后，大家争相翻译，现在记不清楚了，武大的有位夜间登录网友记得曾经译过几节，但是没有坚持下来。最后清华的王锐[Array]与他的好友钱学雷博士完成了最终的翻译并与OSG开发组联系发行了中文版。这本书是免费的中英文版本均可以在OSG中国讨论区[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,]上下载到。不得不说，这是一本好书。虽然讲的没什么大的应用，但是是OSG众多书籍中唯一讲原理的书籍，所以不管怎样一定要看看才行。在随书的光盘当中，我也会把这本书的中英文都整理出来。还有一本有书的模样的是很早很早的未完成的书籍，书名为《OSG基本渲染理论》[A Short Introduction to the Basic Principles of the Open Scene Graph]。这本书由我翻译完成，英文可以在https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,下载得到，或在书的随赠光盘当中，而中文则在随书光盘与https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,上都可以下载得到。这本小书应该是最早的介绍OSG的专业书籍，可惜的是并没有完成，估计以后也不会再继续写了。这本书是基于OSG1.20的。另外在Google上可以搜索到更多的关于OSG的论文，有些论文写的非常精彩且长，曾记得有位博士写的关于多通道，整整几十页，字还很小。可以到https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,/advanced_seARC h?hl=zh-CN也就是https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,的高级搜索子项里填入相关信息来搜索关键字为OSG或OpenSceneGraph的资源。我一般喜欢搜索PDF与DOC 格式的文档。如图1.1所示。

除此之外再也没有英文的专业书籍来介绍OSG了，大概是OSG的书卖的并不是十分的好。曾记得我以前问过FLMN为什么不买一本参考大全，FLMN当时说：有Doxygen就行了。后来我琢磨一下也是的，一来那玩易儿很贵，在外国便宜，顺差过来就贵了。二来有Doxygen

确实就行了，所以没有买。而且OSG快速入门指南是免费的，吸引了很多的眼球。同时官方出书是为了有更多的人使用OSG，应该多多免费才是。

图1.1 Google中的高级搜索

另外就剩下中文的书籍了。在这里我不得不悲伤起来，Array的书并没有完成，他大概已经写了很多了，最终我得到了不好的消息称他的书不想再写下去了，大概是别的更重要的事情耽误了。本来我也想写一本书的在此前，后来被Array的激情打消了，所以真是个坏消息。中文的书籍中最出名的应该数《Step Into OpenSceneGraph》了，那是我在去年四月份写的，当时还没有太多的人使用OSG，可惜的是当时的稳定版本是1.20，有点儿老了，而且我并没有及时更新到2.20。那本书卖的很好，谢谢大家的关心与支持。那本书的电子版与代码也在这本随书的光盘当中。里面的内容很少，写的也不好，这本书也起不到亡羊补牢的作用，只能为OSG初学者提供绵薄之力。再者就是各大网站上面的文章了，其实有很多问题是网站上面解决不了的，这样我们就需要更多的努力自己去解决问题，然后把经验分享给大家。这需要在校学生的努力。然而在国内技术共享这个层次做的很不好。

1.2.2 OSG的网站

OSG的官方网站就是著名的https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,，我们在早期查阅资料就全靠它了。在三年前感觉它就是本圣经，什么都有，东西很多，那时候还没有改版，左边一叠文件夹，右边是窗口，感觉就很多东西，好像在去年的时候改的版，更好看了，用的Trac。中文官网就是https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,了，这是国内爱好者共同努力的结果，有着不少人的艰辛。记得为了实现我大年三十发布的诺言，忙了好几个夜，初一都是四点回的家，当时是在网吧里做这些工作的，由于环境配置很复杂，所以不敢轻易下机，一搞就是十几小时。里面附了一个论坛https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,，很遗憾的说由于我没有什么管理经验，选的服务器质量也不行，给大家访问其实带来了很多的不便，在以后我会尽快换掉服务器的，放心吧。

关于OSG的论坛有很多，其中最好的有两个，一个是FLMN先生的

VRDEV[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,]，VRDEV在早先是OSG中文资料的唯一来源，我帮助FLMN一直管理

至今。另一个是VRCHINA[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,],VRCHINA的名字很大，内容也很多，OSG只是其中一块，但是在FLYSKY的管理之下，蒸蒸日上，发展也很好。

1.2.3 OSG的教程

OSG官方网站上本身有教程的介绍链接，里面有很多关于OSG的教程，大部分都是可以直接运行的，可以在这里查看

[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,/projects/osg/wiki/Support/Tutorials]。其实最好的教程是OSG自带的例子，在资料文件中会有OSG的相关的例子，里面大多数的例子都很有实用价值，我们学习OSG都是从它而来，而且例子的难度有大有小，方面极广，坦而言之，如果里面的例子都看通了，对OSG的理解会上升很多个层次。在https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,上有Hesicong为部分例子做的注释。在这里要介绍一下海军教程，海军教程也是最早的OSG教程之一，现在已经更新到了2.20版本且被Array译了出来。可以到https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,上查看译的版本以及下载相关的源码。在这里要特别说一下，由于海军教程是从老版本过渡而来，故在代码风格上使用的都是老版本的风格，有可能新版本当中有更多的简化，但是这种简化并未在其中表现出来。在早期还有一个教程，就是FLMN的flmnwere,在随书光盘的FLMN 的学习光盘当中应该可以找到，现在应该已经下载不到这个光盘了，绝版本了。FLMN很忙，估计下一版本的光盘很久后才会面世。

1.2.4 邮件列表

OSG邮件列表是一个非常重要的地方，最新的知识以及相关的新闻和问题都可以在上面发问，可惜的是只有英文的。在官网邮件列表版块中

[https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,/projects/osg/wiki/MailingLists]，可以查看邮件列表的订阅方法。现在google group中也会每天更新邮件列表，而且看起来更方便了，会把问题汇总，回答与问题相连的以帖子的形式把邮件播报出来，里面的内容与邮件列表是相同的，而且看起来更加方便。可以到这里来查看google Group中的OSG邮件列表：

https://www.wendangku.net/doc/2b3567485.html,/group/osg-users?lnk=srg，如果你已经订阅了邮件列表的话，也可以通过google group来查看与发送问题。在注册邮件列表的时候，官方会发送一个问候邮件，其中包含了激活的过程，所以必须要收到邮件后激活才可以正常使用邮件列表。在国内目前大多数的邮箱都是可以直接发送英文且没有乱码的，所以用国内的邮箱就可以了，我一直用的是163的邮箱，从来没有出过错误。如果有的邮件只有GB编码的，就换个牌子吧。有一段时间几位OSG方面的高手也在商议建立邮件列表的事情，但是因为缺少资金来源而做罢，对国内的情形我也感觉到非常遗憾，保密措施非常严格，有些时候比发誓还难过，发誓最多垛下一个手指头或天打雷辟，而现实中根本不给你这样的机会。

可视化与智能制造20170627

可视化与智能制造 我们经常听说的可视化的优势就是形象具体，好像很难说出可视化更多的优点，并且，一直认为可视化在绝大多数情况下都是锦上添花的内容，因此可视化的推广经常就是以一些宣传视频，培训图片，或者现场有一些标准规范的大图及展板作为成果，高级一点儿的就把三维仿真等同于三维可视化了。最高级的就是过去几年里，虚拟现实，增强现实以及混合现实的技术的出现，使大家认为这也许就是为了可视化的方向了。但是十年过去，这几项技术连可以观赏的游戏内容都有限，如何发展，很多人也说不清楚 智能制造呢，我们有朋友做出了如下的总结：主要是指以生产线或者设备可以实现自主状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升的特征，因此就在不断的追求传感器的添加，网络的链接，数据库的不断扩容等等，因此形成了一系列连自己都搞不清的名词，大数据，数据挖掘，区块链，物联网，云计算、CPS等等，但是，制造业并没有因为采用这些新概念而真正受益，至少受益甚少，也很少听说有企业建立可以推广的标杆性项目 再有，就是在制造业中不断提出的互联网思维，以及不断推出的各个概念型的管理系统，如ERP，MES，EAM，CRM等

等，还有各个不同的管理理念，5S，6西格玛，精益管理，全员参与，敏捷制造，工业4.0等等，为企业不断的进行数字化，信息化，可视化，自动化，标准化，模块化改造和升级，期望企业可以快速实现规模化效益，但是，从我10年来走访制造业企业的情况看，各个系统各个理念基本都是人浮于事，甚至抱怨多多，并没有达到预期的目的，其实网上有上过此类项目的企业的内部人员的评论很多，多数都是不甚满意的吐槽。 如果以上这些问题都存在，并且以上列举的新名词新概念大多数人都解释不清，那么，又有谁会投资上这样的项目呢，可视化和智能制造岂不是空中楼阁，曲高和寡吗， 并且,企业信息化建设历经多年,信息化是什么样子现在都是避而不谈，或者只是寄希望于人工智能，物联网，大数据等技术，甚至要各种信息系统替人类做决定，并没有考虑每一个个体人的需求，更没有考虑到人文，伦理，道德和审美的需求，所以即使有了好的技术，还是做不出被抢购的马桶垫 原因何在呢， 因为我们很多人都忘记了，企业运营的目的是为了通过服务客户实现用户体验的满意度而获得企业全员满意度的过

计算机图形学基础教程习题课1第二版孙家广胡事民编著

1.列举计算机图形学的主要研究内容。 计算机中图形的表示方法、图形的计算、图形的处理和图形的显示。 图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。 2.常用的图形输出设备是什么？ 显示器（CRT、LCD、等离子）、打印机、绘图仪等。 2.常用的图形输入设备是什么？ 键盘、鼠标、跟踪球、空间球、数据手套、光笔、触摸屏、扫描仪等。 3.列出3种图形软件工具。 AutoCAD、SolidWorks、UG、ProEngineer、CorelDraw、Photoshop、PaintShop、Visio、3DMAX、MAY A、Alias、Softimage等。 错误：CAD 4.写出|k|>1的直线Bresenham画线算法。 d d d d 设直线方程为：y=kx+b，即x=(y-b)/k，有x i+1=x i+(y i+1-y i)/k = x i+1/k，其中k=dy/dx。因为直线的起始点在象素中心，所以误差项d的初值d0=0。y下标每增加1，d的值相应递增1/k，即d＝d＋1/k。一旦d≥1，就把它减去1，这样保证d在0、1之间。 ●当d≥0.5时，最接近于当前象素的右上方象素(x i+1,y i+1)，x方向加1，d减 去1； ●而当d<0.5时，更接近于上方象素(x i,y i+1)。 为方便计算，令e=d－0.5，e的初值为－0.5，增量为1/k。

●当e≥0时，取当前象素(x i,y i)的右上方象素(x i+1,y i+1)，e减小1； ●而当e<0时，更接近于上方象素(x i,y i+1)。 void Bresenhamline (int x0,int y0,int x1, int y1,int color) { int x, y, dx, dy; float k, e; dx = x1－x0, dy = y1－y0, k=dy/dx; e=－0.5, x=x0, y=y0; for (i=0; i≤dy; i++) { drawpixel (x, y, color); y=y+1，e=e+1/k; if (e≥0) { x++, e=e－1;} } } 4.写出|k|>1的直线中点画线算法。 构造判别式：d=F(M)=F(x p+0.5,y p+1)=a(x p+0.5)+b(y p+1)+c ●当d<0，M在Q点左侧，取右上方P2为下一个象素； ●当d>0，M在Q点右侧，取上方P1为下一个象素； ●当d=0，选P1或P2均可，约定取P1为下一个象素； 增量计算： ●若d≥0，取正上方象素P1 (x p, y p+1)，要判下一个象素位置，应计算

计算机图形学 发展

计算机图形学的发展 1963年，伊凡?苏泽兰(Ivan Sutherland)在麻省理工学院发表了名为《画板》的博士论文，它标志着计算机图形学的正式诞生。至今已有三十多年的历史。此前的计算机主要是符号处理系统，自从有了计算机图形学，计算机可以部分地表现人的右脑功能了，所以计算机图形学的建立具有重要的意义。近年来，计算机图形学在如下几方面有了长足的进展： 1、智能CAD CAD 的发展也显现出智能化的趋势，就目前流行的大多数CAD 软件来看，主要功能是支持产品的后续阶段一一工程图的绘制和输出，产品设计功能相对薄弱，利用AutoCAD 最常用的功能还是交互式绘图，如果要想进行产品设计，最基本的是要其中的AutoLisp语言编写程序，有时还要用其他高级语言协助编写，很不方便。而新一代的智能CAD 系统可以实现从概念设计到结构设计的全过程。例如，德国西门子公司开发的Sigraph Design软件可以实现如下功能：（1）从一开始就可以用计算机设计草图，不必耗时费力的输入精确的坐标点，能随心所欲的修改，一旦结构确定，给出正确的尺寸即得到满意的图纸；（2）这个软件中具有关系数据结构，当你改变图纸的局部，相关部分自动变化，在一个视图上的修改，其他视图自动修改，甚至改变一个零件图，相关的其它零件图以及装配图的相关部分自动修改：（3）在各个专业领域中，有一些常用件和标准件，因此，

希望有一个参数化图库。而Sigraph不用编程只需画一遍图就能建成自己的图库；（4）Sigraph还可以实现产品设计的动态模拟用于观察设计的装置在实际运行中是否合理等等。智能CAD的另一个领域是工程图纸的自动输入与智能识别，随着CAD技术的迅速推广应用，各个工厂、设计院都需将成千上万张长期积累下来的设计图纸快速而准确输入计算机，作为新产品开发的技术资料。多年来，CAD 中普遍采用的图形输入方法是图形数字化仪交互输入和鼠标加键盘的交互输入方法．很难适应工程界大量图纸输入的迫切需要。因此，基于光电扫描仪的图纸自动输入方法已成为国内外CAD工作者的努力探索的新课题。但由于工程图的智能识别涉及到计算机的硬件、计算机图形学、模式识别及人工智能等高新技术内容，使得研究工作的难点较大。工程图的自动输入与智能识别是两个密不可分的过程，用扫描仪将手绘图纸输入到计算机后，形成的是点阵图象。 CAD 中只能对矢量图形进行编辑，这就要求将点阵图象转化成矢量图形。而这些工作都让计算机自动完成。这就带来了许多的问题。如（1）图象的智能识别；（2）字符的提取与识别；（3）图形拓扑结构的建立与图形的理解；（4）实用化的后处理方法等等。国家自然科学基金会和863计划基金都在支持这方面的研究，国内外已有一些这方面的软件付诸实用，如美国的RVmaster，德国的VPmax，以及清华大学，东北大学的产品等。但效果都不很理想，还未能达到人们企盼的效果。 2 计算机美术与设计 2．1 计算机美术的发展

图形与可视化 实验大纲

《图形与可视化》课程实验教学大纲 编号： 课程总学时：64 实验学时：24 课程总学分：3.5 实验学分：（非单独设课的实验不用填此项） 先修课程：线性代数、C++与OO程序设计 适用专业：计算机科学与技术 一、本课程实验的主要目的与任务 《图形与可视化》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要的专业课。通过本课程的教学，帮助学生掌握图形与可视化的基础知识，了解该学科的前沿科技，并能运用图形软件包OpenGL，进行简单的图像处理软件代码设计。 《图形与可视化》是一门理论性和应用性很强的课程。开设实验课程有助于加深学生对图形算法的理解，培养其分析问题，解决问题的能力。 通过本课程实验要求学生基本达到如下要求： 1. 掌握OpenGL的基本语法与程序结构。 2. 掌握如何通过点、线、面、体的构造方法。 3. 掌握如何对三维物体增加光照和纹理来增强其真实感。 4. 掌握如何构建一个真实的三维场景的基本过程和实现方法。 二、本课程实验应开设项目 三、各实验项目主要实验内容和基本要求 实验1 直线绘制算法（ 4学时） 1．实验目的 (1) 了解OpenGL的基本的编程思想和程序结构。 (2) 了解OpenGL中绘制点、线、面的相关函数。 (3) 掌握如果通过定义空间点和构成方式来形成不同的空间物体。

2．实验内容 (1) 熟悉实验环境。 (2) 利用相关直线绘制算法绘制一条直线，建议使用DDA算法或Bresenham算法。 (3) 绘制一个颜色插值的三角形面。 (4) 综合利用所学知识，绘制分形物体。给出原理，步骤，设计绘制方案。可自己选择分形物体的类型，如分形树、Koch雪花、Sierpinski三角形（二维或三维）、Julia集、Mandelbrot集等。 3．实验要求 (1) 预习实验相关知识，了解实验目的与内容。 (2) 根据实验目的和内容，制定相关的实验方案并进行实施。 (3) 实验结束后，对相关内容进行总结和反思。 4．实验器材 (1) PC机及配套软件、一人一套。 实验2 曲线与曲面（4学时） 1．实验目的 (1) 掌握Bezier曲线和Hermite曲线的绘制方法。理解如何通过折线来近似一条曲线。 (2) 了解Bezier曲面和Hermite曲面的绘制方法。 2．实验内容 (1) 绘制一条四阶Bezier曲线或者Hermite曲线。 (2) 要求控制点、控制多边形、Bezier曲线或Hermite曲线用不同颜色表示。 (3) 掌握如何控制点、线的属性。 (4) 要求有能力的同学能够实现Bezier曲面或者Hermite曲面。 (5) 了解Utah茶壶的Bezier曲面构造方法。 3．实验要求 (1) 预习实验相关知识，了解实验目的与内容。 (2) 根据实验目的和内容，制定相关的实验方案并进行实施。 (3) 实验结束后，对相关内容进行总结和反思。 4．实验器材 (1) PC机及配套软件、一人一套。 实验3 体的表示与变换（ 4学时） 1．实验目的 (1) 掌握三维形体的数据表示与存储。 (2) 掌握二维和三维几何变换的矩阵形式。 (3) 掌握视图变换的矩阵表达。 (4) 理解世界坐标系与观察坐标系的相对关系。 (5) 理解几何变换的实质是矩阵操作。 (6) 掌握平行投影、透视投影。 (7) 隐藏面消除、深度测试的基本原理。 (8) 使用多边形网格建模并进行变换。 2．实验内容

并行工程与虚拟样机可视化技术

第21卷第4期山东科技大学学报(自然科学版)Vol.21№4 2002年12月Journal of Shandong University of Science and T echnology(Natural Science)Dec.2002 文章编号:1000-2308(2002)04-0058-03 并行工程与虚拟样机可视化技术Ξ 李绍珍,成健 (山东大学机械工程学院,济南250061) 摘　要:并行工程与虚拟样机可视化技术的有机结合是现代机构制造业发展的一大趋势。本文分析了并行工程的发展特点,论述了并行工程与虚拟样机可视化技术的内在联系,给出了虚拟样机可视化设计的一个系统模型,讨论了虚拟样机可视化技术的前景。 关键词:并行工程;虚拟样机;可视化 中图分类号:TP311.133.2;TP391.73 文献标识码:A Discussion of Concurrent Engineering and Visualization T echnology of Virtual Prototypes L I Shao2zhen,CHEN G Jian (College of Mechanics Engg.,Shandong University,Jinan250061,China) Abstract:The organic combination between concurrent engineering and visualization technology of virtual prototypes is a great trend of modern machine manufacturing.This paper analyzes the developing characters of concurrent engineering,discusses the inter2relation between concurrent engineering and visualization technology of virtual prototypes,puts up a systematic model of visualization technology of virtual proto2 types. K ey w ords:concurrent engineering;virtual prototyps;visualization 上个世纪90年代以来,在激烈的全球性市场竞争中,制造业正面临着严峻的挑战。竞争的焦点是如何利用不断涌现的新技术,在最短的时间内开发出高品质、低成本、高附加值的新产品,以最快的速度响应市场的需求。由于科技的迅猛发展,特别是信息技术的创新性发展,在世界范围内已引起企业组织结构的巨大变革,例如以不断压缩生产周期、扩大设计部门范围为特征的并行工程的趋于流行,以刚性化生产转向柔性设计为特征的敏捷制造等。其中面向并行工程的计算技术可视化技术的应用是今后发展的必然趋势。1　并行工程及其要求[1] 随着全球广泛的市场竞争,制造业面临产品设计、制造与市场的敏捷性矛盾,传统的串行设计已远远不能适应快速变化的市场要求,各企业都在不断地寻求新的设计理论和方法,并行工程(CE,Concurrent Engineering)由此而生。并行工程的核心是并行一体化设计,强调产品设计及其相关过程同时交叉进行,即在设计阶段就要考虑制造、装配等下游活动所涉及的所有环节和因素。企业实行并行运行机制,要求设计、制造等各个过程的多项任务同时进行、交叉进行,减少设计过程 Ξ收稿日期:2001-06-20 作者简介:李绍珍(1949-),女,山东惠民人,教授,主要研究方向:工程图学及虚拟可视化.

信息可视化与其发展(计算机图形学)

《计算机图形学》（课程编号：0882438）2009 - 2010 学年第 3学期 大作业 学院： 学号： 姓名： 成绩： 2010 年 6 月25 日

信息可视化技术的发展与应用可视化是指在人通过视觉观察并在头脑中形成客观事物的影像的过程，这是一个心智处理过程。可视化提高了人对事物的观察能力及整体概念的形成等。可视化结果便于人的记忆和理解，同时其对于信息的处理和表达方式有其他方法无法取代的优势。可视化技术以人们惯于接受图形、图像并辅以信息处理技术将客观事物及其内在的联系表现出来。可视化不仅是客观现实的形象再现，也是客观规律、知识和信息的有机融合。它的应用范围很广，主要有： （1）科学计算可视化 科学计算可视化是指空间数据场的可视化，它是用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形或图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。其应用有： a)科学计算可视化在电网调度系统中的应用 电网调度一方面需要对其进行持续有力的分析与处理。另一方面，传统的仿真研究形式也需要加以改进，以方便对数学模型的调整并加深研究者对仿结果的理解，从而揭示电网运行的内在规律。当电力系统中各种发电、变电、输配电及用电设备之间的相互联结关系情况已经确定时，电力系统运行状态的描述通常是通过反映例如电压、功率、电流等变量的数值来实现的。由于科学计算可视化技术在大量信息的抽象综合、系统总体状况表示方面的优点，因此在电网调度力系统实时监视方面能够开展很好的应用，这些应用包括利用等高线技术监视电压等、动画潮流技术监视线路流动功率等、饼图技术监视线路(变压器)负载率等、三维交互技术用来监视多个信息(例如电压和功率)

计算机图形学必考知识点

Phong Lighting 该模型计算效率高、与物理事实足够接近。Phong模型利用4个向量计算表面任一点的颜色值，考虑了光线和材质之间的三种相互作用：环境光反射、漫反射和镜面反射。Phong模型使用公式：I s=K s L s cosαΦα：高光系数。计算方面的优势：把r和v归一化为单位向量，利用点积计算镜面反射分量：I s=K s L s max((r，v)α，0)，还可增加距离衰减因子。 在Gouraud着色这种明暗绘制方法中，对公用一个顶点的多边形的法向量取平均值，把归一化的平均值定义为该顶点的法向量，Gouraud着色对顶点的明暗值进行插值。Phong着色是在多边形内对法向量进行插值。Phong着色要求把光照模型应用到每个片元上，也被称为片元的着色。 颜色模型RGB XYZ HSV RGB:RGB颜色模式已经成为现代图形系统的标准，使用RGB加色模型的RGB三原色系统中，红绿蓝图像在概念上有各自的缓存，每个像素都分别有三个分量。任意色光F都可表示为F＝r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]。RGB颜色立方体中沿着一个坐标轴方向的距离代表了颜色中相应原色的分量，原点(黑)到体对角线顶点(白)为不同亮度的灰色 XYZ:在RGB 系统基础上，改用三个假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统, 将它匹配等能光谱的三刺激值,该系统称为视场XYZ色度系统，在XYZ空间中不能直观地评价颜色。 HSV是一种将RGB中的点在圆柱坐标系中的表示法，H色相S饱和度V明度，中心轴为灰色底黑顶白，绕轴角度为H，到该轴距离为S，沿轴高度为S。 RGB优点:笛卡尔坐标系，线性，基于硬件(易转换)，基于三刺激值，缺点:难以指定命名颜色，不能覆盖所有颜色范围，不一致。 HSV优点:易于转换成RGB，直观指定颜色，’缺点:非线性，不能覆盖所有颜色范围，不一致 XYZ:覆盖所有颜色范围，基于人眼的三刺激值，线性，包含所有空间，缺点:不一致 交互式计算机程序员模型 (应用模型<->应用程序<->图形库)->(图形系统<->显示屏).应用程序和图形系统之间的接口可以通过图形库的一组函数来指定，这和接口的规范称为应用程序编程人员接口(API)，软件驱动程序负责解释API的输出并把这些数据转换为能被特定硬件识别的形式。API提供的功能应该同程序员用来确定图像的概念模型相匹配。建立复杂的交互式模型，首先要从基本对象开始。良好的交互式程序需包含下述特性：平滑的显示效果。使用交互设备控制屏幕上图像的显示。能使用各种方法输入信息和显示信息。界面友好易于使用和学习。对用户的操作具有反馈功能。对用户的误操作具有容忍性。Opengl并不直接支持交互，窗口和输入函数并没有包含在API中。 简单光线跟踪、迭代光线跟踪 光线跟踪是一种真实感地显示物体的方法，该方法由Appel在1968年提出。光线跟踪方法沿着到达视点的光线的相反方向跟踪，经过屏幕上每一象素，找出与视线所交的物体表面点P0，并继续跟踪，找出影响P0点光强的所有的光源，从而算出P0点上精确的光照强度。光线跟踪器最适合于绘制具有高反射属性表面的场景。优缺点：原理简单，便于实现，能生成各种逼真的视觉效果，但计算量开销大，终止条件：光线与光源相交光线超出视线范围，达到最大递归层次。一般有三种：1)相交表面为理想漫射面，跟踪结束。2)相交表面为理想镜面，光线沿镜面反射方向继续跟踪。3)相交表面为规则透射面，光线沿规则透射方向继续跟踪。 描述光线跟踪简单方法是递归，即通过一个递归函数跟踪一条光线，其反射光想和折射光线再调用此函数本身，递归函数用来跟踪一条光线，该光线由一个点和一个方向确定，函数返回与光线相交的第一个对象表面的明暗值。递归函数会调用函数计算指定的光线与最近对象表面的交点位置。 图形学算法加速技术BVH, GRID, BSP, OCTree 加速技术：判定光线与场景中景物表面的相对位置关系，避免光线与实际不相交的景物表面的求交运算。加速器技术分为以下两种：Bounding Volume Hierarchy 简写BVH，即包围盒层次技术，是一种基于“物体”的场景管理技术，广泛应用于碰撞检测、射线相交测试之类的场合。BVH的数据结构其实就是一棵二叉树（Binary Tree）。它有两种节点（Node）类型：Interior Node 和Leaf Node。前者也是非叶子节点，即如果一个Node不是Leaf Node，它必定是Interior Node。Leaf Node 是最终存放物体/们的地方，而Interior Node存放着代表该划分（Partition）的包围盒信息，下面还有两个子树有待遍历。使用BVH需要考虑两个阶段的工作：构建（Build）和遍历（Traversal）。另一种是景物空间分割技术，包括BSP tree，KD tree Octree Grid BSP:二叉空间区分树 OCTree:划分二维平面空间无限四等分 Z-buffer算法 算法描述：1、帧缓冲器中的颜色设置为背景颜色2、z缓冲器中的z值设置成最小值（离视点最远）3、以任意顺序扫描各多边形a) 对于多边形中的每一个采样点，计算其深度值z(x,y) b) 比较z(x, y)与z缓冲器中已有的值zbuffer(x,y)如果z(x, y) >zbuffer(x, y)，那么计算该像素(x, y)的光亮值属性并写入帧缓冲器更新z缓冲器zbuffer(x, y)＝z(x, y) Z-buffer算法是使用广泛的隐藏面消除算法思想为保留每条投影线从COP到已绘制最近点距离，在投影后绘制多边形时更新这个信息。存储必要的深度信息放在Z缓存中，深度大于Z缓存中已有的深度值，对应投影线上已绘制的多边形距离观察者更近，故忽略该当前多边形颜色，深度小于Z缓存中的已有深度值，用这个多边形的颜色替换缓存中的颜色，并更新Z缓存的深度值。 void zBuffer() {int x, y; for (y = 0; y < YMAX; y++) for (x = 0; x < XMAX; x++) { WritePixel (x, y, BACKGROUND_VALUE); WriteZ (x, y, 1);} for each polygon { for each pixel in polygon’s projection { //plane equation doubl pz = Z-value at pixel (x, y); if (pz < ReadZ (x, y)) { // New point is closer to front of view WritePixel (x, y, color at pixel (x, y)) WriteZ (x, y, pz);}}}} 优点：算法复杂度只会随着场景的复杂度线性增加、无须排序、适合于并行实现 缺点：z缓冲器需要占用大量存储单元、深度采样与量化带来走样现象、难以处理透明物体 着色器编程方法vert. frag 着色器初始化：1、将着色器读入内存2、创建一个程序对象3、创建着色器对象4、把着色器对象绑定到程序对象5、编译着色器6、将所有的程序连接起来7、选择当前的程序对象8、把应用程序和着色器之间的uniform变量及attribute变量关联起来。 Vertex Shader：实现了一种通用的可编程方法操作顶点，输入主要有：1、属性、2、使用的常量数据3、被Uniforms使用的特殊类型4、顶点着色器编程源码。输入叫做varying变量。被使用在传统的基于顶点的操作，例如位移矩阵、计算光照方程、产生贴图坐标等。Fragment shader：计算每个像素的颜色和其他属性，实现了一种作用于片段的通用可编程方法，对光栅化阶段产生的每个片段进行操作。输入：Varying 变量、Uniforms-用于片元着色器的常量，Samples-用于呈现纹理、编程代码。输出：内建变量。 观察变换 建模变换是把对象从对象标架变换到世界标架 观察变换把世界坐标变换成照相机坐标。VC是与物理设备无关的，用于设置观察窗口观察和描述用户感兴趣的区域内部分对象，观察坐标系采用左手直角坐标系，可在用户坐标系中的任何位置、任何方向定义。其中有一坐标轴与观察方向重合同向并与观察平面垂直。观察变换是指将对象描述从世界坐标系变换到观察坐标系的过程。（1）：平移观察坐标系的坐标原点，与世界坐标系的原点重合，（2）：将x e，y e轴分别旋转（-θ）角与x w、y w轴重合。 规范化设备坐标系 规范化设备坐标系是与具体的物理设备无关的一种坐标系，用于定义视区，描述来自世界坐标系窗口内对象的图形。 光线与隐式表面求交 将一个对象表面定义为f(x,y,z)=f(p)=0,来自P0，方向为d的光线用参数的形式表示为P(t)=P0+td. 交点位置处参数t的值满足：f(P0+td)=0,若f是一个代数曲面，则f是形式为X i Y j Z k的多项式之和，求交就转化为寻求多项式所有根的问题，满足的情况一：二次曲面，情况二：品面求交，将光线方程带入平面方程：p*n+c=0可得到一个只需做一次除法的标量方程p=p0+td。可通过计算得到交点的参数t的值：t=(p0*n+c)/(n*d). 几何变换T R S矩阵表示 三维平移T 三维缩放S旋转绕z轴Rz( ) 100dx 010dy 001dz 0001 Sx000 0Sy00 00Sz0 0001 cos-sin00 sin cos00 0010 0001 θθ θθ 旋转绕x轴Rx(θ) 旋转绕y轴Ry(θ) 1000 0cos-sin0 0sin cos0 0001 θθ θθ cos0sin0 0100 -sin0cos0 0001 θθ θθ 曲线曲面 Bezier曲线性质：Bezier曲线的起点和终点分别是特征多边形的第一个顶点和最后一个顶点。曲线在起点和终点处的切线分别是特征多边形的第一条边和最后一条边，且切矢的模长分别为相应边长的n倍；（2）凸包性；（3）几何不变性（4）变差缩减性。端点插值。 均匀B样条曲线的性质包括：凸包性、局部性、B样条混合函数的权性、连续性、B样条多项式的次数不取决于控制函数。 G连续C连续 C0连续满足：C1连续满足： (1)(0) p(1)=(1)(0)(0) (1)(0) px qx py q qy pz qz == ???? ???? ???? ???? (1)(0) p'(1)=(1)'(0)(0) (1)(0) p x q x p y q q y p z q z == ???? ???? ???? ???? C0(G0)连续:曲线的三个分量在连接点必须对应相等 C1连续:参数方程和一阶导数都对应相等 G1连续:两曲线的切线向量成比例 三维空间中，曲线上某点的导数即是该点的切线，只要求两个曲线段连接点的导数成比例，不需要导 数相等，即p’(1)=aq’(0) 称为G1几何连续性。将该思想推广到高阶导数，就可得到C n和G n连续性。

虚拟仪器的发展及应用

虚拟仪器的发展及应用 摘要：虚拟仪器在各个领域中的应用越来越广泛，主要介绍虚拟仪器的发展过程，虚拟仪器的软件与硬件的基本构成原理，并介绍了一些虚拟仪器的应用。通过介绍，可以断定虚拟仪器有广泛的应用前景，是今后一段时间的发展方向。 关键词：虚拟仪器；测试；采集硬件；算法软件 0引言 由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子 工业测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念。虚拟仪器就 是其中的一种，虚拟仪器是基于通用PC建立的可编程仪器及仪器系统，就是在 以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决 信号的输入与输出，软件才是整个仪器的关键。用户可以通过软件构造几乎任意 功能的仪器。现在虚拟仪器已得到了广泛应用，并成为当前国内外测试技术领域十分关注的技术热点。 1测量技术的发展过程 1.1传统测试仪器仪表的发展历程 测量仪器是科学技术发展的基础，而科学技术的发展又推动着测量仪器的发 展进程。测量仪器仪表技术发展至今，主要经历了以下几个阶段： (2)以模拟电子技术为基础的模拟式仪表阶段； (3)以数字电子技术为基础，引入了锁相技术、频 (4)以大规模、超大规模集成电路为基础的智能化 仪器仪表阶段。这一阶段是电子仪器领域取得 重大发展的标志性联阶段，在一定时期内曾开 创了现代电子测量、测试技术的先河； (5)以电子测量技术、自动控制技术和计算机技术 的发展相融合为基础的自动测试系统阶段。这是 电子测量技术的又一次飞跃，它真正实现了 高速度、高准确度、多参数和多功能的图1传统仪器仪表的发展进程

计算机图形学在实际中的应用

计算机图形学在实际中的应用 1963年，伊凡?苏泽兰在麻省理工学院发表了名为《画板》的博士论文，它标志着计算机图形学的正式诞生。至今已有四十多年的历史。此前的计算机主要是符号处理系统，自从有了计算机图形学，计算机可以部分地表现人的右脑功能了，所以计算机图形学的建立具有重要的意义。现在计算机图形学有了长足的发展。 对于我们目前来说，计算机图形学能让我们感受到的主要在游戏和电影上的应用。比如《魔兽世界》、《使命召唤》等各类大型3D游戏，以及《阿凡达》等3D电影。我们享受着计算机图形学快速发展带来的各种便利中。 在电脑游戏中，计算机图形学的首要任务就是实现电脑游戏中的虚拟场景，这主要通过在计算机中重现真实世界场景来实现。游戏编程的主要任务是要模拟真实物体的物理属性，即物体的形状，光学性质，表面的纹理和粗糙程度，以及物体间的相对位置、遮挡关系等等。其中，光照和表面属性是最难模拟的。为了模拟光照，已有各种各样的光照模型。从简单到复杂排列分别是：简单光照模型、局部光照模型和整体光照模型。从绘制方法上看有模拟光的实际传播过程的光线跟踪法，也有模拟能量交换的辐射度方法。除了在计算机中实现逼真物理模型外，电脑游戏中图形学应用的另一个研究重点是加速算法，力求能在最短时间内绘制出最真实的场景，提高游戏的流畅度。 计算机图形学不仅在我们的娱乐中给我们带来越来越逼真的体验。没有计算机图形学的快速发展，iphone、android等智能手机将不能给我们带来现在这样好的体验。其实计算机图形学的在我们生活中的应用领域非常的广。 计算机图形学还应用在科学计算可视化方面。在数值仿真、气象卫星、石油勘探、遥感卫星、医学影像、蛋白质分子结构等都会产生大量的数据，即使是专业人员也们很难从一大堆枯燥乏味的数字中迅速发现其内在规律和变化趋势。计算机图形学帮助科技人员更直观形象地理解大规模数据所蕴涵的科学现象和规律。比如我现在正在学习的数字信号处理这门课程，全部都是对数据的分析处理，如果没有MatLab这个计算软件的话，学习将比现在还痛苦。而Matlab就是计算机图形学在科技计算方面的一个软件。它的全称叫做MA Trix LABoratory，将成为21世纪的语言。 现在在电子设计方面，国内外基本上全部转移到计算机上来。各种电路仿真软件，电路设计软件，极大的方便了硬件的设计。EDA技术的快速发展，也是由于计算机图形学的快速发展而产生的。也是计算机图形学的一个应用领域：计算机辅助设计和计算机辅助制造。 在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 在计算机辅助制造这一应用中，对于机械制造业，利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程，极大的减轻人

Vtk(Visualization Toolkit)-开放资源的免费软件系统,主要用于三维计算机图形学、图像处理和可视化

Vtk(Visualization Toolkit)-开放资源的免费软件系统，主要用于三维计算机图形学、图像处理和可视化 Vtk(Visualization Toolkit)-开放资源的免费软件系统，主要用于三维计算机图形学、图像处理和可视化，在面向对象原理的基础上设计和实现的内核用C++构建，包含有大约 250 000行代码，650多个类，还包含有几个转换界面，因此也可以自由的通过Java，Tcl/Tk 和Python各种语言使用Vtk。 学术术语来源--- 三维可视化系统对髋关节骨性结构的评价 文章亮点： 1 实验设计所涉及的软件使用了成熟的MC算法，采用VC6.0++及VTK软件编译完成。 2 软件体积小，具有便捷的可移动性，可实现使用DICOM数据重建骨骼三维模型的功能，产生的模型较为真实，可以使用旋转、缩放、移动等操作进行多方位观察，对临床复杂型骨折有一定参考价值。 3 后期可通过改进算法、增加功能来改善软件的使用体验。 关键词： 植入物|数字化骨科|VC++6.0|VTK|医学三维可视化系统|MC算法 主题词： 软件；成像，三维；算法；人机系统 摘要 背景：目前通过二维断层图像信息来判断病变组织的具体性状其难度仍然较大，而运用医学三维重建技术，将能够显著改善医务工作者对相关疾病诊断的工作效率和准确率。目的：开发一套医学三维可视系统，能够通过读取髋关节DICOM数据重建相应部位三维模型，并通过重建模型直观观察病变髋关节的形态。 方法：使用个人电脑在WindowsXP操作系统，开发环境为VC++6.0，安装VTK 5.6并进行必要设置，使用MFC开发一套医学三维可视化系统，具体步骤如下：①创建一个绘制对象。②创建一个绘制窗，将绘制对象加入绘制窗口。③读取CT图像序列，设置读取图像序列的路径。④使用MC算法抽取等值面(生成三角面片)，根据灰度的不同，分别从切片数据中提取出皮肤和骨骼。设置输入图像序列数据；设置抽取的组织轮廓线灰度值。

计算机图形学课程设计__图形绘制变换

计算机图形学 实验报告 课程名称 : 计算机图形学 实验名称 :图形绘制与变换 学院 : 电子信息工程学院 专业 : 计算机科学与技术 班级 : 11计科本 01班 学号 : 111102020103 姓名 : 张慧 指导教师 : 王征风 二零一四年

目录 一、引言--------------------------------------------------------------------- 3 二、设计需求----------------------------------------------------------------- 3 2.1 设计目标------------------------------------------------------------ 3 2.2 设计环境------------------------------------------------------------ 3 2.2.1 VC++6.0 ------------------------------------------------------ 3 2.2.2 MFC ---------------------------------------------------------- 4 2.3 设计题目及要求 ----------------------------------------------------- 4 2.4 总体流程图 --------------------------------------------------------- 4 三、课程设计原理------------------------------------------------------------- 5 3.1 实现的算法 ---------------------------------------------------------- 5 3.1.2 Bresenham算法画直线------------------------------------------- 5 3.1.3 中心点算法画圆和椭圆------------------------------------------- 5 3.2 图形变换的基本原理 -------------------------------------------------- 7 3.2.1 平移变换 ------------------------------------------------------ 7 3.2.2 旋转变换 ----------------------------------------------------- 8 3.2.3 比例变换 ----------------------------------------------------- 8 四、总体设计与功能实现 ------------------------------------------------------- 8 4.1 主要界面设计 -------------------------------------------------------- 8 4.2 设置颜色界面 -------------------------------------------------------- 8 4.2.1 界面设置代码 -------------------------------------------------- 8 4.2.2 运行结果 ------------------------------------------------------ 9 4.3 二维线画图元实现 ---------------------------------------------------- 9 4.4 画多边形功能的实现 ------------------------------------------------ 13 4.5 画Bezier曲线功能的实现-------------------------------------------- 14 4.6 二维图形变换的实现 ------------------------------------------------ 16 4.7 三维图形的变换 ---------------------------------------------------- 17 五、实验心得体会

LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用

《LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用》learning with labview 8.5 吴成东人民邮电 16k 第1章 LabVIEW概述 1.1 LabVIEW的起源与发展 LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家仪器公司（National Instruments，NI）创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。它是一种基于图形化的、用图标来代替文本行创建应用程序的计算机编程语言。在以PC为基础的测量和工控软件中，LabVIEW的市场普及率仅次于 C++/C语言。LabVIEW已经广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW使用的编程语言通常称为G语言。G语言与传统文本编程语言的主要区别在于：传统文本编程语言是根据语句和指令的先后顺序执行，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。G语言用图标表示函数，用连线表示数据流向。 1.2.1 LabVIEW的优势选择LabVIEW进行开发测试和测量应用程序的一个决定性因素是它的开发速度。LabVIEW的优势主要体现在以下几个方面：（1）提供了丰富的图形控件，采用了图形化的编程方法，把工程师从复杂枯涩的文件编程工作中解放出来；（2）采用数据流模型，实现了自动的多线程，从而能充分利用处理器（尤其是多处理器）的处理能力；（3）内建有编译器，能在用户编写程序的同时自动完成编译，因此如果用户在编写程序的过程中有语法错误，就能立即在显示器上显示出来；（4）通过DLL、CIN节点、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点等技术，能够轻松实现LabVIEW与其他编程语言的混合编程；（5）内建了600多个分析函数用于数据分析和信号处理；（6）通过应用程序生成器可以轻松地发布可执行程序、动态链接库或安装包；（7）提供了大量的驱动和专用工具，几乎能够与任何接口的硬件轻松连接；（8）NI同时提供了丰富的附加模块，用于扩展LabVIEW在不同领域的应用，如实时模块、PDA模块、数据记录与监控（DSC）模块、机器视觉模块与触摸屏模块。 第2章 LabVIEW程序对象的基本操作 第3章 LabVIEW的数据类型LabVIEW作为一种通用的编程语言，与其他文本编程语言一样，它的数据操作是最基本的操作。LabVIEW是用“数据流”的运行方式来控制VI程序。 数据流是LabVIEW的生命，运行程序就是将所有输入端口上的数据通过一系列节点送到目的端口。LabVIEW主要的数据类型包括标量类型（单元素），如数值型、字符型和布尔型；还包括了结构类型（包括一个以上的元素），如数组和群集。LabVIEW数据控件模板将各种类似的数据类型集中在一个子模板上以便于使用。 数据类型主要有数值量、逻辑量、字符串、文件路径等几类。相同的数据类型可能有不同的表现形式，所以一个数据类型子模板有相当多的项目，如一个数值类型可以显示为一个简单的数字、一个条图、一个滑块、一个模拟计量器或者显示在一个图表中。LabVIEW作为一个完整的编程语言，基本可以支持所有的数据类型。还拥有特殊的一些数据类型。 数值型数值型是LabVIEW的一种基本的数据类型，可以分为浮点型、整型数和复数型3种基本形式 布尔型的值为1或者0，即真（True）或者假（False），通常情况下布尔型即为逻辑型。 LabVIEW提供了功能丰富的数组函数供用户在编程时调用。LabVIEW中的数组是数值型、布尔型、字符串型等多种数据类型中的同类数据集合。 3.3 数组型数据 LabVIEW提供了功能丰富的数组函数供用户在编程时调用。LabVIEW中的数组是数值型、布尔型、字符串型等多种数据类型中的同类数据集合。 数组由元素和维度组成。数组中的每一个元素都有其唯一的索引数值，对每个数组成员的访问都是通过索引数值来进行的。索引值从0开始，一直到n?1。n是数组成员的个数。 3.4 簇型数据 与数组类似，簇也是LabVIEW中一种集合型的数据结构，它对应于C语言等文本编程语言中的结构体变量。 3.5 字符串型数据字符串与路径字符串是LabVIEW中一种基本的数据类型。路径也是一种特殊的字符串，专门用于对文件路径的处理。字符串型与路径子选板中共有三种对象供用户选择：字符串输入/显示、组合框和文件路径输入/显示。 第4章 LabVIEW的循环与结构 本章主要介绍了LabVIEW的2循环（For循环、While循环）和3结构（条件结构、顺序结构、事件结构）。For循环和While循环主要用于重复执行位于循环内部的程序。条件结构和顺序结构主要用于控件数据流。事件结构主要用于对来自于用户界面、外部I/O或其他方式事件的异步通知。 本章还介绍了在程序框图中如何设置局部变量和全局变量、属性节点，如何直接使用公式节点、MathScript节点、MATLAB节点。通过这些循环与结构、节点的使用，在很多情况下可以大大简化程序框图。