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随着科技的进步、计算机技术以及虚拟现实技术的发展,应用计算机实现产品的设计开发已日益成为当前制造业信息化研究的热点。借助虚拟原型技术对产品进行虚拟仿真设计可以大大地节约开发成本,缩短开发周期,因此在制造业中研究虚拟原型技术具有重要意义。基于OpenGL的头盔瞄准具虚拟仿真设计平台是以虚拟原型技术为理论依据,在MFC框架下基于OpenGL开发头盔瞄准具的虚拟设计平台,仿真实现头盔瞄准具设计过程中的LED灯安置过程、结合视觉测量原理计算瞄准线方向并通过虚拟环境仿真瞄准线定位过程。课题重点对仿真设计平台涉及的理论及技术进行了研究和探讨。本文首先阐述了头盔瞄准具的应用背景及目前广泛采用的头盔瞄准具种类和定位原理,如:光电式、电磁式、超声波式、激光式、图像识别式等。重点介绍了基于图像识别的头盔瞄准具定位原理。然后讨论了基于视觉测量的头盔瞄准具的定位技术,学习总结了视觉测量原理,对本课题采用的测量摄像机标定方法进行了阐述。结合LED灯结构特点,给出了单目摄像机条件下基于视觉测量的瞄准线定位方程。通过分析测量摄像机数学模型和OpenGL成像原理,证明了OpenGL成像与测量摄像机成像的相关性和一致性,并给出了相应的参数对应关系,证明可以通过OpenGL虚拟相机仿真测量摄像机进行视觉测量试验研究。对仿真设计平台中涉及的理论和技术进行了研究,并给出了算法及程序实现。其中包括MFC框架下OpenGL环境的搭建、OpenGL环境下3DS复杂模型的载入读取、虚拟环境中特征图像获取及特征点提取,以及根据基于视觉测量的瞄准线定位原理推导瞄准线计算数学模型,并给出了解算算法。这为仿真平台的设计开发提供了理论依据及算法基础。最后对虚拟仿真试验平台进行了设计,给出了系统设计框架及系统构成。按照系统方便、直观、易用的要求设计了系统界面,并结合实例对平台的功能进行了展示。具体功能包括:虚拟环境下的头盔瞄准具定位展示、瞄准线计算及LED灯组设计结果输出。该原型设计平台表明本系统具有良好的可扩展性和可实现性,通过对基于OpenGL的视觉测量课题的研究,可以将本课题研究理论应用到更多的虚拟原型设计中。