OSG绘制空间凹多边形并计算其面积

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1.        思路
这个问题其实涉及到OSG中的两个问题：多边形分格化和几何图元遍历。

1)        多边形分格化
在OpenGL/OSG中，由于效率的原因，默认是直接显示的简单的凸多边形。如果直接强行显示凹多边形，渲染结果是不确定的。所以对于复杂的凹多边形，需要将其分解成简单的凸多边形，这个过程就是多边形分格化。在OSG中是通过osgUtil::Tessellator类来实现多边形分格化的。

2)        几何图元遍历
对于二维的凹多边形，可以有办法计算其面积。但是对于三维空间的凹多边形，计算其面积却很困难。这是因为三维空间凹多边形甚至都有可能不是共面的。而我们知道，任何复杂的图形都是通过分解成三角形进行绘制的，只要获取分解成的三角形，计算其面积并相加（空间三角形的面积计算比较简单），就可以得到凹多边形的总面积。 在OSG中提供了一个用来访问图元的类：osgPrimitiveFunctor，其继承类osgTriangleFunctor可以获取其三角面图元。几何体类osg::Geometry提供了遍历几何图元的访问器接口。

2.        实现
其具体实现如下。注意在查找多边形分格化的资料的时候，提到了环绕数和环绕规则的概念。在OSG里面也有相应的参数设置。可惜这一段没有看明白，只能根据仿照例子来设置了。

1. #include <iostream>
2. #include <Windows.h>
4. #include <osgViewer/Viewer>
5. #include <osgDB/ReadFile>
7. #include <osgUtil/Tessellator>
8. #include <osg/TriangleFunctor>
10. using namespace std;
11. using namespace osg;
13. osg::ref采用ptr<osg::Geometry> redPolygon;
15. //计算空间三角形的面积
16. double CalTriangleArea(const osg::Vec3& a, const osg::Vec3& b, const osg::Vec3& c)
17. {
18.         double area = 0;
20.         double side[3];//存储三条边的长度;
22.         side[0] = sqrt(pow(a.x() - b.x(), 2) + pow(a.y() - b.y(), 2) + pow(a.z() - b.z(), 2));
23.         side[1] = sqrt(pow(a.x() - c.x(), 2) + pow(a.y() - c.y(), 2) + pow(a.z() - c.z(), 2));
24.         side[2] = sqrt(pow(c.x() - b.x(), 2) + pow(c.y() - b.y(), 2) + pow(c.z() - b.z(), 2));
26.         //不能构成三角形;
27.         if (side[0] + side[1] <= side[2] || side[0] + side[2] <= side[1] || side[1] + side[2] <= side[0]) return area;
29.         //利用海伦公式。s=sqr(p*(p-a)(p-b)(p-c));
30.         double p = (side[0] + side[1] + side[2]) / 2; //半周长;
31.         area = sqrt(p*(p - side[0])*(p - side[1])*(p - side[2]));
33.         return area;
34. }
36. //三角面片访问器
37. struct TriangleAreaFunctor
38. {
39.         TriangleAreaFunctor()
40.         {
41.                 sumArea = new double;
42.         }
44.         ~TriangleAreaFunctor()
45.         {
46.                 if (sumArea)
47.                 {
48.                         delete sumArea;
49.                         sumArea = nullptr;
50.                 }
51.         }
53.         void operator() (const osg::Vec3& v1, const osg::Vec3& v2, const osg::Vec3& v3) const
54.         {
55.                 *sumArea = *sumArea + CalTriangleArea(v1, v2, v3);
56.         }
58.         double GetSumArea()
59.         {
60.                 return *sumArea;
61.         }
63. protected:
64.         double *sumArea = nullptr;
65. };
68. //
69. ref采用ptr<Geode> createPolygon()
70. {
71.         const float wall[6][3] =
72.         {
73.                 { -115.54f, 70.873f, -118.952f},
74.                 { -111.516f, 70.7189f, -71.8492f },
75.                 { -88.5345f, 70.8667f, -86.3565f },
76.                 { -64.9495f, 71.8231f, -53.6525f },
77.                 { -52.9755f, 69.028f, -129.093f },
78.                 { -89.2272f, 71.1478f, -105.434f }
79.         };
81.         //
82.         ref采用ptr<Geode> geode = new Geode();
83.         redPolygon = new osg::Geometry;
84.        
85.         //
86.         osg::ref采用ptr<osg::Vec3Array> redVex = new osg::Vec3Array;
87.         redPolygon->setVertexArray(redVex);
89.         for (int i = 0; i< 6; i++)
90.         {               
91.                 redVex->push采用back(osg::Vec3(wall[i][0], wall[i][1], wall[i][2]));
92.         }
93.        
94.         redPolygon->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(osg::PrimitiveSet::POLYGON, 0, 6));
96.         //设置颜色数组
97.         osg::ref采用ptr<osg::Vec4Array> redColors = new osg::Vec4Array;
98.         redColors->push采用back(osg::Vec4(1.0, 0.0, 0.0, 0.5));
99.         redPolygon->setColorArray(redColors);
100.         redColors->setBinding(osg::Array::BIND采用PER采用PRIMITIVE采用SET);
102.         //如果需要透明，则加入这个
103.         redPolygon->getOrCreateStateSet()->setMode(GL采用BLEND, osg::StateAttribute::ON);
104.         redPolygon->getOrCreateStateSet()->setRenderingHint(osg::StateSet::TRANSPARENT采用BIN);
105.        
106.         //创建分格化对象(支持凹多边形)
107.         osg::ref采用ptr<osgUtil::Tessellator> tscx = new osgUtil::Tessellator;
108.         //设置分格类型为几何体
109.         tscx->setTessellationType(osgUtil::Tessellator::TESS采用TYPE采用GEOMETRY);
110.         //设置只显示轮廓线为false。设置环绕规则，这里不太懂
111.         tscx->setWindingType(osgUtil::Tessellator::TESS采用WINDING采用ODD);
112.         //使用分格化
113.         tscx->retessellatePolygons(*(redPolygon.get()));
114.        
115.         geode->addDrawable(redPolygon);
117.         return geode;
118. }
120. int main()
121. {
122.         //
123.         ref采用ptr<Group> root = new Group();
124.         root->getOrCreateStateSet()->setMode(GL采用LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF | osg::StateAttribute::OVERRIDE);                //关闭默认光照
125.         root->addChild(createPolygon());
127.         //
128.         osgViewer::Viewer viewer;
129.         viewer.setSceneData(root);
130.         viewer.setUpViewInWindow(100, 100, 800, 600);
131.         viewer.run();
133.         osg::TriangleFunctor<TriangleAreaFunctor> tf;
134.         redPolygon->accept(tf);
135.         cout << "面积：" << tf.GetSumArea() << endl;
137.         return 0;
138. }

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