关于osg::ComputeBoundsVisitor求包围盒的问题(有描述\现象\重要代码\注释\思考)

lanxun1988

前沿：
    1、这个问题以前在一个帖子里也问过，不过最终并没有得到解决，为了突出问题的核心，我将不必要的东西简化了。我把问题、现象和我的思考贴在下面，大侠们给指点指点；
    2、发这个帖子也费了点力气，谢谢各位的真诚帮助。
    一、问题：利用osg::ComputeBoundsVisitor返回的包围盒究竟是整个全局世界坐标系（也就是root根节点的坐标系）下的包围盒，还是在待求节点的父节点坐标系下的包围盒？
    二、已做工作：
    1、array在已前的帖子中确定一定以及肯定地告诉我，肯定返回的是以root根节点坐标系为基准的包围盒，因为他一直这么用没有问题；
    2、array说，他一般不用PAT节点，而用MatrixTransform节点来设置节点的旋转、平移等操作；
    3、利用osg::ComputeBoundsVisitor求包围盒的代码如下（应该是对的吧。。）
           osg::ComputeBoundsVisitor boundvisitor;
           head->accept(boundvisitor);//head是读进来的一个节点
           osg::BoundingBox bb;
           bb = boundvisitor.getBoundingBox();
    三、代码及现象描述：
    1、我的场景结构非常简单，如图

    有些部分解释下：整个树的左支是主体，两个MT节点负责平移和放缩。树的右支是为了显示左边的head节点的包围盒用的，具体思路是这样，首先构造一个中心在(0,0,0)边长为1的box节点，然后根据head节点的包围盒bb中的相关信息去设置boxBounding节点的矩阵，这样的效果就是这个box的大小就是head包围盒的大小，位置也移到了head包围盒的中心位置，让他们同时在场景中显示。（为了显示清楚，我显示了head的线框模型，box的边线也加粗了）
    2、重要代码及注释
    //省略头文件   
void main(void)
{//读入一个head模型，它是一个红色线框显示的正方体
osg::ref_ptr<osg::Node> head = osgDB::readNodeFile("head.flt");

//下面使这个head节点线框显示
osg::ref_ptr<osg:olygonMode> polymode= new osg::PolygonMode;
polymode->setMode(osg::PolygonMode::FRONT_AND_BACK,osg::PolygonMode:INE);
head->getOrCreateStateSet()->setAttributeAndModes(polymode.get(),osg::StateAttribute::ON);
head->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_CULL_FACE,osg::StateAttribute::OFF|osg::StateAttribute::OVERRIDE);

//下面读入一个球，和head一样大小，用来示意位置
osg::ref_ptr<osg::Node> sphere = osgDB::readNodeFile("sphere.flt");

//下面定义一个mtAll节点，朝X正方向偏移，同时将那个sphere节点挂上去
osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> mtAll=new osg::MatrixTransform;
mtAll->setMatrix(osg::Matrix::translate(20,0,0));
mtAll->addChild(sphere.get());

//定义一个headTrans节点，再朝X正方向偏移，挂入head节点，同时将其本身挂到mtAll节点上去，树的左半边构建完毕
osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> headTrans=new osg::MatrixTransform;
headTrans->setMatrix(osg::Matrix::translate(20,0,0));//移动
headTrans->addChild(head.get());//将head节点挂上去
mtAll->addChild(headTrans.get());//将其本身挂到mtAll节点上去，树的左半边构建完毕

//计算head的包围盒
osg::ComputeBoundsVisitor boundvisitor;
headTrans->accept(boundvisitor);//用headTrans节点去接受这个访问器
osg::BoundingBox bb;
bb = boundvisitor.getBoundingBox();

//下面是构造场景树的右支,box是一个绿色粗线条显示的方体，代表包围盒
    osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> boxBounding=new osg::MatrixTransform;
    osg::ref_ptr<osg::Geode> box = new osg::Geode;
    osg::ref_ptr<osg::ShapeDrawable> sd = new osg::ShapeDrawable(new osg::Box(osg::Vec3(0.0f,0.0f,0.0f),1));
    sd->setColor(osg::Vec4(0.0,1.0,0.0,1.0));//设置颜色绿色，好区别
    osg::ref_ptr<osg::StateSet> state = sd->getOrCreateStateSet();
    osg::ref_ptr<osg::PolygonMode> pm = new osg::PolygonMode(osg::PolygonMode::FRONT_AND_BACK, osg::PolygonMode::LINE);
    state->setAttributeAndModes(pm.get());//也设置线框模式
osg::ref_ptr<osg::LineWidth> lw =new osg::LineWidth(10.0);
state->setAttribute(lw.get());//设置线条粗细，看的清
box->addDrawable(sd.get());
boxBounding->addChild(box.get());

//下面就是将那个box按照head的包围盒来进行缩放和移动，以使得这个box刚好能表示包围盒所在位置
boxBounding->setMatrix(osg::Matrix::scale(bb.xMax()-bb.xMin(),bb.yMax()-bb.yMin(),bb.zMax()-bb.zMin())*osg::Matrix::translate(bb.center()));

osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = new osgViewer::Viewer;
osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group;     
root->addChild(mtAll.get());
root->addChild(boxBounding.get());
    viewer->setCameraManipulator(new osgGA::TrackballManipulator);//漫游
    viewer->setSceneData(root.get());
while (!viewer->done())
      {
     viewer->frame();
      }
}
    3、现象以及思考
    运行结果如图所示：

    分析：
    （1）根据线框颜色很明显判别，左边的绿框是场景树的右枝，也就是说包围盒的位置和大小就应该在那儿；右边的红色的是head节点，确实平移了。
    （2）很明显，这个包围盒（绿色的部分）并没有正确地包住head节点（红色线条的方体）。
    思考：
    （1）在接受访问器的时候我是用的headTrans这个节点接受的，因为我仅仅想获得head节点的包围盒，而不需要head+sphere整个节点的包围盒；我如果用mtAll这个节点去接受该访问器，就获得了整个的包围盒，这不是我要的结果，效果如图：
     （2）从上面的效果看，我感觉用 osg::ComputeBoundsVisitor计算出的包围盒仅仅是以其父节点坐标系为基准，而不是以根节点为基准的，否则的话这样的代码应该能得到我要的效果。
      （3）我如果仅仅想获得head节点的包围盒该怎么办呢？



/***************************************/
    写了这么多，无非是想把问题描述清楚，也是按照问题、做实验、上代码的要求写的，望各位老师能够抽一点时间帮忙看下，在此一并感谢~~~

lanxun1988

也许我帖子写的太长了，可是短了又描述不清楚。。。纠结。。。。

array

嗯，我晚上仔细地研究了一下这个问题，并且查阅了一些以往osg-users上的资料，看来这并不是一个以往觉得简单的问题，事实上就连Paul Martz和J-S等浸淫多年的高手也为此犯憷，找不到一个足够合适的方案：

首先，ComputeBoundsVisitor得到的的确是父节点局部坐标系下的数据，但是我们并不能简单地用computeLocalToWorld或者getWorldMatrices将其转换到世界坐标系。因为当途径的某个父节点为MatrixTransform并且存在旋转时，这里的旋转矩阵会导致AABB包围盒被变换为OBB包围盒，因而计算结果也就是不准确的。为此，我们需要把包围体的8个顶点全都进行变换，例如：

1. osg::ComputeBoundsVisitor boundvisitor;
   
2. headTrans->accept(boundvisitor);
   
3. osg::BoundingBox localBB = boundvisitor.getBoundingBox();
   
4. osg::BoundingBox bb;
   
5. osg::Matrix localToWorld =
   
6.     osg::computeLocalToWorld( headTrans->getParent(0)->getParentalNodePaths()[0] );
   
7. for (unsigned int i = 0; i < 8; i++)
   
8. {
   
9.     bb.expandBy(localBB.corner(i) * localToWorld);
   
10. }
    
11. boxBounding->setMatrix(osg::Matrix::scale(bb.xMax()-bb.xMin(),bb.yMax()-bb.yMin(),bb.zMax()-bb.zMin())
    
12.     *osg::Matrix::translate(bb.center()));

复制代码

注意我们要把headTrans本身从ParentalNodePath中去掉，因为它已经被ComputeBoundsVisitor计算过了。因此这里用的是headTrans->getParent(0)。

上面的方法效率并不高，gamedev还介绍了另外一种算法，为了表示对楼主钻研精神的感谢，这里将其作了osg的转换和实现并列举如下：

1. void transformBox( osg::Vec3& Min, osg::Vec3& Max, const osg::Matrix& Matrix )
   
2. {
   
3.     osg::Vec3 AMin, AMax;
   
4.     float a, b;
   
5.     int i, j;
   
6. 
   
7.     // Copy box A into min and max array.
   
8.     AMin = Min;
   
9.     AMax = Max;
   
10. 
    
11.     // Begin at T.
    
12.     Min = Max = Matrix.getTrans();
    
13. 
    
14.     // Find extreme points by considering product of
    
15.     // min and max with each component of M.
    
16.     for( j=0; j<3; j++ )
    
17.     {
    
18.         for( i=0; i<3; i++ )
    
19.         {
    
20.             a = Matrix(i,j) * AMin;
    
21.             b = Matrix(i,j) * AMax;
    
22. 
    
23.             if( a < b )
    
24.             {
    
25.                 Min[j] += a;
    
26.                 Max[j] += b;
    
27.             }
    
28.             else
    
29.             {
    
30.                 Min[j] += b;
    
31.                 Max[j] += a;
    
32.             }
    
33.         }
    
34.     }
    
35. }

复制代码

使用方法为：

1. bb = boundvisitor.getBoundingBox();
   
2. transformBox( bb._min, bb._max, headTrans->getParent(0)->getWorldMatrices()[0] );
   
3. boxBounding->setMatrix(...);

复制代码

lanxun1988

3# array
谢谢您能够如此详尽地回复，我仔细学学并理会您的意思。如果有不明白的地方，再来请教您。

burong

学习了。呵呵~~~  的确讲的很明白呀！谢了！

icing

这个要顶一个！呵呵

lanxun1988

3# array
    您好，您的两种方案我都试验过了，结果如下：
    （1）第一种方案很好理解，代码也看的懂也可行，不过正如您所说效率不高，运行比较慢；其中有一个问题是
    osg::computeLocalToWorld( headTrans->getParent(0)->getParentalNodePaths()[0]
    前面的那个getParent(0)里面的参数0，我的理解是就只想得到它上一层的父节点，而不是它上两层、上三层的父节点，不知道对不对？另外，这句话中的最后为啥要取这个父节点队列中的第一个，也就是说为啥要有[0]，不是应该取得它一直到根节点的路径上的所有节点么？因为如果场景树更深一些，很有可能它的上上层节点中也有MT节点啊。
    （2）您的第二个方案的代码，由于我基本功的原因，不是很理解，很汗颜。然后我运行了一下，报错，原因在于下面两句话
   a = Matrix(i,j) * AMin;

   b = Matrix(i,j) * AMax;
   我看解释说是这个*重载时没有重载这种类型的乘法。因为我不是很明白这段代码具体算法是什么意思，所以也不知道改怎么改写。
    如果您方便，还望您再给指点指点。

    万分感谢~~~~

tianxiao888

这个要学习了~~

array

前面的那个getParent(0)里面的参数0，我的理解是就只想得到它上一层的父节点

OSG的场景图是DAG图的形式，而不是标准的树结构——因此一个节点可以有多个父节点（传统的树是单一父节点的），这样也很方便实现节点共享的功能。而getParent(0)表示取得第一个父节点，getNumParents()表示取得赴节点的数目。所有这些父节点都在同一个层次下。

如果您想取得更高层次的父节点，可以反复用getParent(0)->getParent(0)的形式，或者用getParentNodePaths()——即所有父节点路径——显而易见，路径也可能有多条（来自不同的父节点），而我们一般只需要考虑第一条就可以了（如果您知道自己的节点没有被多个父节点共享的话）

至于第二段程序，抱歉是我写漏了：

1. a = Matrix(i,j) * AMin[i];
   
2. b = Matrix(i,j) * AMax[i];

复制代码

lanxun1988

9# array 3QQ

wu_java

3# array
按照您提供的方法我做了测试,左边的模型的父节点做了旋转动作,右边的没有做旋转动作

怎样让左边的那个包围盒像右边的那样包围,提高精度?

lanxun1988

11# wu_java
    我也发现了这个问题，由于我对这方面要求不高，便没有再问。同盼解答。

array

请给出基准状态，这张图里面的XYZ轴在什么方向？不然我看不懂您的图。此外哪个模型应用了我说的方法？那个方法的目的就是避免旋转对包围盒图形产生影响，如果您希望产生影响，那么直接将变换矩阵作用到min和max上即可

liuzhiyu123

好贴

tianxiao888

这个谁用了，整理个例子出来

lanxun1988

回复 15# tianxiao888


    您说的整理是指。。。

tianxiao888

就是整个画最小包围盒的例子，不随旋转改变

lanxun1988

回复 17# tianxiao888


    好的，我尽量找时间做个例子出来

lanxun1988

回复 18# lanxun1988


    斑竹，我还有个问题要请教您呢，在这个链接里面：http://bbs.osgchina.org/viewthread.php?tid=5075&extra=page%3D1，您有空给指点指点吧

tianxiao888

回复  tianxiao888


    好的，我尽量找时间做个例子出来
lanxun1988 发表于 2011-3-8 22:55

    感谢您的分享

湖面之舟

如果headTrans中还有个会变长的鼻子呢？鼻子节点长度变化肯定会导致包围盒改变，变长可以，缩回去就不行了

476080276

回复 18# lanxun1988


    你的例子整理出来了吗，不随旋转改变的最小包围盒