1．1  研究背景

近年来，虚拟仿真技术一直很热门，也出现了大量的研究成果，同时也出现了很多著名的研究小组。例如：美国宾夕法尼亚大学人体仿真与建模中心(Center for Human Modeling and Simulation)，主要研究包括参数化的关键帧技术在基于关节虚拟人的模型中的应用、逆运动学的应用、人体的平衡研究、脊骨的建模、行走模型的建立、运动捕获的研究等问题。特别的还有为 NASA 开发了用于人机工程测试的 JACK 系统，并且提供了多种运动交互控制手段，如：人体平衡、运动约束、碰撞检测以及路径规划和任务级规划的研究等，由于我国的VR技术起步慢，所以相对落后是很正常的，但是我国政府有关部门和科学家们高度重视。根据我国现阶段的国情，制定并开展了许多虚拟仿真技术的研究，例如，九五规划、国家自然科学基金会、国家高技术研究发展计划等都把虚拟现实列入了研究项目。 在紧跟国际新技术的同时，国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。

OpenGL（全写Open Graphics Library）是个定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格，它用于三维图象（二维的亦可）。OpenGL是个专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。OpenGL是一个开放的三维图形软件包，它独立于窗口系统和操作系统，以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植；再者OpenGL还可以与Visual C++紧密接口，便于实现机械手的有关计算和图形算法，可保证算法的正确性和可靠性。OpenGL使用简便，效率高。它具有七大功能：论文网

　　1.建模：OpenGL图形库除了提供基本的点、线、多边形的绘制函数外，还提供了复杂的三维物体（球、锥、多面体、茶壶等）以及复杂曲线和曲面绘制函数。

　　2.变换：OpenGL图形库的变换包括基本变换和投影变换。基本变换有平移、旋转、变比镜像四种变换，投影变换有平行投影（又称正射投影）和透视投 影两种变换。其变换方法有利于减少算法的运行时间，提高三维图形的显示速度。

　　3.颜色模式设置：OpenGL颜色模式有两种，即RGBA模式和颜色索引（Color Index）。

　　4.光照和材质设置：OpenGL光有辐射光（Emitted Light）、环境光（Ambient Light）、漫反射光（Diffuse Light）和镜面光（Specular Light）。材质是用光反射率来表示。场景（Scene）中物体最终反映到人眼的颜色是光的红绿蓝分量与材质红绿蓝分量的反射率相乘后形成的颜色。

　　5.纹理映射（Texture Mapping）。利用OpenGL纹理映射功能可以十分逼真地表达物体表面细节。

　　6.位图显示和图象增强图象功能除了基本的拷贝和像素读写外，还提供融合（Blending）、反走样（Antialiasing）和雾（fog）的特殊图象效果处理。以上三条可使被仿真物更具真实感，增强图形显示的效果。

7.双缓存动画（Double Buffering）双缓存即前台缓存和后台缓存，简言之，后台缓存计算场景、生成画面，前台缓存显示后台缓存已画好的画面。

随着虚拟仿真技术的逐步发展，OpenGL的使用也会越来越频繁，使用的领域也更加的多样化，今后在各种领域，OpenGL将被更多的使用。

1.2  相关研究工作

  随着计算机科学技术迅猛发展，虚拟现实技术成为近几年来国内外多媒体界尤为关注的一个话题，这为人机交互界面的发展开创了新的研究领域，为各种虚拟活动和虚拟训练开辟了新的描述方法。目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天，医学，

军事训练，建筑设计，游戏开发等众多领域。