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摘 要：针对现代智能实验室二维展现形式上的局限性，本论文提出了三维虚拟现实用户界面的改进方案。重点阐述了三维建模，osg实时渲染驱动，碰撞检测，物体拾取，与web服务器通信等关键技术的实现。实际测试表明，该系统很好的整合了二维系统缺失的空间信息，使用户体验得到极大的提升。同时该系统也为虚拟现实技术与物联网的结合做出了有益的尝试。
关键词：虚拟现实；智能实验室；物联网；ZigBee ；OSG
中图分类号： TP31 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.016
文本著录格式：[1]白雪飞，赵文深，崔岩松，等.基于现代智能实验室的三维场景用户界面设计[J].软件，2013，34（7）：41-45
0 引言
随着通信技术的发展和物联网技术的日趋成熟，传统的实验室逐渐向现代智能化实验室转变，实现了诸如远程查看实验室温湿度，监控实验室中的照明，门禁，投影仪，摄像头等设备状态的功能。此外智能实验室中还可以安装通用的智能插座，方便灵活地控制其他各种电器设备。现代智能实验室多采用分布式结构，通常由一个web服务器和一定数量的传感节点，和控制节点组成。传感节点采集设备信息汇总到web服务器，而控制节点则根据web服务器的指令来操作相应的硬件设备，web服务器则以二维GIS的形式展示实验室的结构、内部设施、电器设备状态，同时提供控制电气设备的接口，实现了实验室的远程监控和管理。
但是该智能实验室系统以二维的形式展示三维的信息，存在一定的信息缺失，同时场景缺乏真实感，操作界面单一，用户体验不佳。而三维虚拟现实技术则很好地弥补了二维展现形式的缺陷。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。虚拟现实技术与智能实验室物联网系统有机结合[1，9-10]，将满足用户对实验室空间信息的迫切需求，增加场景的逼真度，以及操作的直观性和乐趣性。
1系统框架
如图1所示：本系统的总体框架有三个层次构成：最底层是由各种控制节点，传感节点，以及ZigBee节点组成的网络层，该层主要负责节点状态信息的采集和上传[2]。中间是服務层，它由一个web服务器组成，主要负责信息汇总，数据计算，与节点控制。最上层是显示层，也是本文要重点讲述的虚拟现实场景用户界面。
1.1 ZigBee网络层与服务层构成
本文中介绍的智能实验室节点网络采用ZigBee无线网络技术结合JavaWeb服务，组织和管理实验室智能控制节点，如图2所示。
1.1.1 ZigBee局域网络：
每一个智能实验室中都必须有一个ZigBee网络协调器（Coordinator），若干个ZigBee路由器（Router）和网络终端设备（end device）。其中ZigBee网络协调器的职责是建立和初始化设备，管理网络节点，存储关联节点路由信息等。ZigBee网络路由器主要负责搜索网络，传输数据，发送请求，起到路由的作用。ZigBee网络终端设备，则是相应的功能硬件设备，如温湿度传感器，门禁，智能开关等[3]。
1.1.2 网关
网关又称为协议转换器，是一种网络互连设备，用于连接不通通信协议的两种网络系统。在本系统中采用基于linux操作系统的ARM处理器作为网关，连接ZigBee无线局域网络和外部Internet网络[4]。
1.1.3 Web服务器。
在一个智能实验室系统中Web服务器是不可或缺的。它向下汇聚传感器节点采集的数据，发布指令控制ZigBee终端设备；向上为用户提供监控实验室设备的用户接口，是人机交互的关键环节。本论文中的Web服务器是利用Java语言构建并运作的，以web页面的形式，展现实验室的二维结构布局和设备分布。
1.2虚拟现实显示层构成
1.2.1三维模型
智能实验室模型的建立直接决定了虚拟环境场景的逼真程度。本系统最终采用3ds Max软件，以北邮校园为背景，建立智能实验室的室内外三维模型，再现室外真实环境和室内桌椅，实验设施布局，温湿度传感器，灯光，门禁，投影仪，以及智能节点等。
1.2.2 osg虚拟引擎，实时驱动渲染。
OSG（OpenSceneGraph）是一款高性能跨平台的3D图形开发库，完全由C++和OpenGL编写而成，具有跨平台和开源的突出优点。OpenSceneGraph在对OpenGL封装的基础之上，建立一个面向对象的框架，使得编程者可以摆脱底层的繁杂建模，便于应用程序的开发和管理[5]。此外它还提供了大量的优化算法，提升运行时性能，提供几乎所有主流数据格式的数据接口，以及对脚本语言的支持。因此其广泛应用于可视化仿真、游戏、虚拟现实、高端技术研发等领域。
现智能实验室的虚拟现实接口，必须建立基于OSG的人机交互接口，实现以下功能：
（1）场景漫游功能：使用户可以在虚拟环境中自由行走，犹如漫游于真实场景之中。
（2）碰撞检测功能：此功能保证人在虚拟环境中自由移动，但不会“穿越”墙等障碍物。
（3）点选场景中物体的功能：使人能够选中，拾取，释放虚拟环境中的某个物体。
（4）场景控制功能以及菜单功能：场景控制指虚拟场景中照明开关，门禁，投影仪的等控制，并在点选某设备时弹出菜单，显示该设备的参数信息。
（5）与web服务器的通信接口。当人在虚拟场景中关闭的某一盏灯时，osg程序要向web服务器发送指令，关闭真实场景中的照明灯。然后osg程序再检测真实场景中的照明状态，在虚拟场景中再现照明状态。 2针对智能实验室虚拟现实接口的关键技术
本系统采用3ds Max建模工具进行三维建模，利用Visual Studio 2008建立C++工程，引用osg三维渲染库，进行虚拟场景的渲染，漫游控制，碰撞检测，拾取物体等动态控制。
2.1三维建模
智能实验室场景的生成过程具体包括实景获取、建模、场景材质设置和真实感贴图、虚拟现实系统初始化、模型对象化导入与实时呈现几个部分，其中三维建模是核心部分，其质量好坏直接影响智能实验室虚拟场景的呈现效果[6]。
智能实验室三维模型流程如图3所示，对于室外建筑和室内设施，其轮廓多为规则的几何体，故用一个长方体构建起其建筑轮廓，再增加门、窗、台阶、周围花草树木、室内设施等构成三维场景的模型。而纹理则通过高像素的相机拍摄，但由于受建筑物高度、拍摄距离、透视关系、光照条件等因素的影响，拍摄的图片比例失调，不能直接用作纹理，需要用PhotoShop等图像处理软件对照片进行裁切变换等处理，使之成为正射状态，最终以JPG格式保存，形成贴图库。贴图的长度和宽度应是2的幂次的整数，否则贴图在后期可视化中将不能正常显示。
拍摄的过程中要注意相机镜头的法线尽量与建筑物垂直，尽量避免仰视拍摄和俯瞰拍摄，如图4所示：正确的拍摄角度可以大大的减少图像的后期处理压力。
2.2 osg场景控制
建立好智能实验室三维模型以后，剩下的工作就是在osg中进行实时渲染驱动，主要包括漫游控制，碰撞检测，拾取物体，和web服务器通信等。如图5所示：
2.2.1漫游控制
Osg中场景的漫游涉及到两个主要的类：osgGA：：GUIEventHandler和osgGA：：CameraManipulator。
osgGA：：GUIEventHandler是osg引擎中的事件处理类，它可以捕捉鼠标和键盘的操作。定义一个osgGA：：GUIEventHandler的子类，即可自定义某个鼠标或键盘事件触发的操作，如按下W、S、A、D键 分别向前、向后、向左、向右移动模型等。而osgGA：：CameraManipulator继承自osgGA：：GUIEventHandle，专门用于相机视角的调整。其setByMatrix（const osg：：Matrixd & matrix）和setByInverseMatrix（const osg：：Matrixd& matrix）方法是其特有的用于调整相机视角的角度和位置的方法。自定义一个继承自osgGA：：CameraManipulator的类，由继承关系，该类具有捕捉事件的能力，根据捕捉到的键盘事件，自由的调整相机视角和相机的位置。
2.2.2碰撞检测
本系统从实现的复杂度和运算开销角度考虑，采用射线体相交测试的方案进行碰撞检测，即用一个描述用的正方体或者球体包裹住3D物体对象（或者对象的主要部分），之后根据该包装盒的位置、距离等信息来计算，某一个时刻T，对象物体是否与其他的物体发生了碰撞和交叠。
如图6所示，在进行相交测试时，首先连接物体A的旧位置与新位置构成一条线段，然后创建一个IntersectVisitor交叉访问实例，并把线段加载入该交叉访问实例，初始化访问实例位于场景图的根节点，然后线段跟随其遍历场景层次，与场景对象进行相交测试[7]。
2.2.3拾取物体
拾取物体是指用鼠标点击虚拟场景中的某一个物体之后，可以选中该物体，取消选中该物体，并能检测出点击的是哪一个物体等。本系统使用射线相交法实现物体拾取的目标，即通过遍历模型结构树，检测视点与鼠标选择点之间所确定的射线与哪个实体相交，从而确定被选中的实体。
如图7所示：OSG引擎首先捕获鼠标的单击事件，然后获得鼠标点击的位置，进而运用射线相交法得到一个相交物体的集合，最后运用模型节点的唯一性标志 NodeName筛选出用户所要选取的模型结点。
2.3封装ActiveX插件，与web服务器互动、通信
如何将osg虚拟环境嵌入到网页中，并与web服务器通信，实现在虚拟环境中对现实场景中设备的控制呢？ 将osg工程封装成基于MFC的ActiveX 控件为上述问题提供了解决方案。
2.3.1 ActiveX技术
ActiveX控件是基于组件对象模型（COM）的可重用软件组件，广泛的应用于桌面以及web应用中。ActiveX作为组件可以嵌入到web网页中，网页程序就成为了组件的容器。ActiveX控件为我们提供了两种机制：“事件机制”，“方法和属性机制”。“事件机制”用来实现当某种条件满足时，控件主动通知控件容器发生了某些事情。“方法和属性”机制用来实现组件容器主动通知控件发生了某些事情。
2.3.2完整的通信过程
虚拟环境与真实场景的完整通信流程如图8所示，通過“事件机制“和“方法属性机制”，完成了“虚拟环境事件触发web服务器指令，web服务器反馈信息更新虚拟环境中节点状态”的通信过程[8]。
当用户在虚拟场景中单击灯的开关时，首先通过osgGA：：GUIEventHandler检测到用户单击了鼠标左键，并通过“拾取物体”技术，判断出用户单击的是灯的开关，此时利用ActiveX的事件机制，在ActiveX内部触发开灯事件（假设灯状态由关到开），通知web容器（这里的容器指网页）灯被打开，再由嵌入到网页中的JavaScript指令向web服务器发消息，消息中包含灯所属控制节点的编号，以及“开或关”的状态，由服务器和ZigBee节点去将指定的灯打开。
与此同时，Web服务器存在一个独立的线程，不停的检测ZigBee网络上传的各个节点的状态数据。当检测到某个灯的状态由“关”设置成了“开”，服务器便通过Web容器，利用ActiveX中的“方法和属性”机制，调用ActiveX中预留出的关灯方法，将虚拟场景中的指定的灯关闭。
3 虚拟现实接口的实现，以及测试结果
本系统所设计的智能实验室三维虚拟现实接口，在原来智能实验室的基础上，增加了三维立体的展现形式。并且经过了实际的测试和实验：虚拟环境中开灯，真实环境中灯会相应被开启；真实环境中将灯关闭，虚拟环境灯会随之置成关闭状态，实现了虚和实的有机统一。三维场景的效果如图10所示，和二维GIS的表现形式（图9所示）相比，大大增加了场景的“逼真度”，接口的“易操作性”，改善了用户体验。
4结束语
本论文在现有的智能实验室物联网系统基础之上，提出了基于虚拟现实的三维虚拟场景接口。重点阐述了三维建模、利用osg进行场景渲染驱动，以及虚拟场景与实际场景的有机连接等关键技术。实际的测试和检验，证明基于虚拟现实的三维用户界面，不仅实现了“实验室设施受控于三维场景”、“三维场景反映实验室设备状态”的功能，而且明显增强了展现形式的真实性和直观性，改善了用户体验。同时此系统所用到的技术和方案，可进一步拓宽应用范围，直接应用到现代智能家居领域，也是虚拟现实与智能家居的有机结合。
参考文献
[1]刘莉，黄海平，王汝传，叶宁.面向普适计算的虚拟现实在智能家居中的应用[J].信息化研究，2011，37（5）：48-52.
[2]周游，方滨，王普.基于zigBee技术的智能家居无线网络系统[J].电子技术应用，2005，31（9）：37-39.
[3]张周，周剑扬，闰沫.ZigBee在智能家居系统中的应用研究[J].工业控制计算，2006，19（12）：7-9.
[4]满莎，杨恢先，彭友，王绪四.基于ARM9的嵌入式无线智能家居网关设计[J].计算机应用，2010，30（9）：2541-2544.
[5]明芳，李峻林，基OSG的虚拟场景漫游技术研究[J].计算机与数字工程.2011，39（3）：133-137.
[6]包欣，王诺.基于3DMAX的三维虚拟校园建模的方法研究[J].数字技术与应用，2012，（12）：56-59.
[7]温转萍，申闰春. 基于OSG的虚拟校园漫游系统的设计与实现[J]. 计算机技术与发展：2009，19（1）：217-230.
关键词：虚拟现实；智能实验室；物联网；ZigBee ；OSG
中图分类号： TP31 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.016
文本著录格式：[1]白雪飞，赵文深，崔岩松，等.基于现代智能实验室的三维场景用户界面设计[J].软件，2013，34（7）：41-45
0 引言
随着通信技术的发展和物联网技术的日趋成熟，传统的实验室逐渐向现代智能化实验室转变，实现了诸如远程查看实验室温湿度，监控实验室中的照明，门禁，投影仪，摄像头等设备状态的功能。此外智能实验室中还可以安装通用的智能插座，方便灵活地控制其他各种电器设备。现代智能实验室多采用分布式结构，通常由一个web服务器和一定数量的传感节点，和控制节点组成。传感节点采集设备信息汇总到web服务器，而控制节点则根据web服务器的指令来操作相应的硬件设备，web服务器则以二维GIS的形式展示实验室的结构、内部设施、电器设备状态，同时提供控制电气设备的接口，实现了实验室的远程监控和管理。
但是该智能实验室系统以二维的形式展示三维的信息，存在一定的信息缺失，同时场景缺乏真实感，操作界面单一，用户体验不佳。而三维虚拟现实技术则很好地弥补了二维展现形式的缺陷。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。虚拟现实技术与智能实验室物联网系统有机结合[1，9-10]，将满足用户对实验室空间信息的迫切需求，增加场景的逼真度，以及操作的直观性和乐趣性。
1系统框架
如图1所示：本系统的总体框架有三个层次构成：最底层是由各种控制节点，传感节点，以及ZigBee节点组成的网络层，该层主要负责节点状态信息的采集和上传[2]。中间是服務层，它由一个web服务器组成，主要负责信息汇总，数据计算，与节点控制。最上层是显示层，也是本文要重点讲述的虚拟现实场景用户界面。
1.1 ZigBee网络层与服务层构成
本文中介绍的智能实验室节点网络采用ZigBee无线网络技术结合JavaWeb服务，组织和管理实验室智能控制节点，如图2所示。
1.1.1 ZigBee局域网络：
每一个智能实验室中都必须有一个ZigBee网络协调器（Coordinator），若干个ZigBee路由器（Router）和网络终端设备（end device）。其中ZigBee网络协调器的职责是建立和初始化设备，管理网络节点，存储关联节点路由信息等。ZigBee网络路由器主要负责搜索网络，传输数据，发送请求，起到路由的作用。ZigBee网络终端设备，则是相应的功能硬件设备，如温湿度传感器，门禁，智能开关等[3]。
1.1.2 网关
网关又称为协议转换器，是一种网络互连设备，用于连接不通通信协议的两种网络系统。在本系统中采用基于linux操作系统的ARM处理器作为网关，连接ZigBee无线局域网络和外部Internet网络[4]。
1.1.3 Web服务器。
在一个智能实验室系统中Web服务器是不可或缺的。它向下汇聚传感器节点采集的数据，发布指令控制ZigBee终端设备；向上为用户提供监控实验室设备的用户接口，是人机交互的关键环节。本论文中的Web服务器是利用Java语言构建并运作的，以web页面的形式，展现实验室的二维结构布局和设备分布。
1.2虚拟现实显示层构成
1.2.1三维模型
智能实验室模型的建立直接决定了虚拟环境场景的逼真程度。本系统最终采用3ds Max软件，以北邮校园为背景，建立智能实验室的室内外三维模型，再现室外真实环境和室内桌椅，实验设施布局，温湿度传感器，灯光，门禁，投影仪，以及智能节点等。
1.2.2 osg虚拟引擎，实时驱动渲染。
OSG（OpenSceneGraph）是一款高性能跨平台的3D图形开发库，完全由C++和OpenGL编写而成，具有跨平台和开源的突出优点。OpenSceneGraph在对OpenGL封装的基础之上，建立一个面向对象的框架，使得编程者可以摆脱底层的繁杂建模，便于应用程序的开发和管理[5]。此外它还提供了大量的优化算法，提升运行时性能，提供几乎所有主流数据格式的数据接口，以及对脚本语言的支持。因此其广泛应用于可视化仿真、游戏、虚拟现实、高端技术研发等领域。
现智能实验室的虚拟现实接口，必须建立基于OSG的人机交互接口，实现以下功能：
（1）场景漫游功能：使用户可以在虚拟环境中自由行走，犹如漫游于真实场景之中。
（2）碰撞检测功能：此功能保证人在虚拟环境中自由移动，但不会“穿越”墙等障碍物。
（3）点选场景中物体的功能：使人能够选中，拾取，释放虚拟环境中的某个物体。
（4）场景控制功能以及菜单功能：场景控制指虚拟场景中照明开关，门禁，投影仪的等控制，并在点选某设备时弹出菜单，显示该设备的参数信息。
（5）与web服务器的通信接口。当人在虚拟场景中关闭的某一盏灯时，osg程序要向web服务器发送指令，关闭真实场景中的照明灯。然后osg程序再检测真实场景中的照明状态，在虚拟场景中再现照明状态。 2针对智能实验室虚拟现实接口的关键技术
本系统采用3ds Max建模工具进行三维建模，利用Visual Studio 2008建立C++工程，引用osg三维渲染库，进行虚拟场景的渲染，漫游控制，碰撞检测，拾取物体等动态控制。
2.1三维建模
智能实验室场景的生成过程具体包括实景获取、建模、场景材质设置和真实感贴图、虚拟现实系统初始化、模型对象化导入与实时呈现几个部分，其中三维建模是核心部分，其质量好坏直接影响智能实验室虚拟场景的呈现效果[6]。
智能实验室三维模型流程如图3所示，对于室外建筑和室内设施，其轮廓多为规则的几何体，故用一个长方体构建起其建筑轮廓，再增加门、窗、台阶、周围花草树木、室内设施等构成三维场景的模型。而纹理则通过高像素的相机拍摄，但由于受建筑物高度、拍摄距离、透视关系、光照条件等因素的影响，拍摄的图片比例失调，不能直接用作纹理，需要用PhotoShop等图像处理软件对照片进行裁切变换等处理，使之成为正射状态，最终以JPG格式保存，形成贴图库。贴图的长度和宽度应是2的幂次的整数，否则贴图在后期可视化中将不能正常显示。
拍摄的过程中要注意相机镜头的法线尽量与建筑物垂直，尽量避免仰视拍摄和俯瞰拍摄，如图4所示：正确的拍摄角度可以大大的减少图像的后期处理压力。
2.2 osg场景控制
建立好智能实验室三维模型以后，剩下的工作就是在osg中进行实时渲染驱动，主要包括漫游控制，碰撞检测，拾取物体，和web服务器通信等。如图5所示：
2.2.1漫游控制
Osg中场景的漫游涉及到两个主要的类：osgGA：：GUIEventHandler和osgGA：：CameraManipulator。
osgGA：：GUIEventHandler是osg引擎中的事件处理类，它可以捕捉鼠标和键盘的操作。定义一个osgGA：：GUIEventHandler的子类，即可自定义某个鼠标或键盘事件触发的操作，如按下W、S、A、D键 分别向前、向后、向左、向右移动模型等。而osgGA：：CameraManipulator继承自osgGA：：GUIEventHandle，专门用于相机视角的调整。其setByMatrix（const osg：：Matrixd & matrix）和setByInverseMatrix（const osg：：Matrixd& matrix）方法是其特有的用于调整相机视角的角度和位置的方法。自定义一个继承自osgGA：：CameraManipulator的类，由继承关系，该类具有捕捉事件的能力，根据捕捉到的键盘事件，自由的调整相机视角和相机的位置。
2.2.2碰撞检测
本系统从实现的复杂度和运算开销角度考虑，采用射线体相交测试的方案进行碰撞检测，即用一个描述用的正方体或者球体包裹住3D物体对象（或者对象的主要部分），之后根据该包装盒的位置、距离等信息来计算，某一个时刻T，对象物体是否与其他的物体发生了碰撞和交叠。
如图6所示，在进行相交测试时，首先连接物体A的旧位置与新位置构成一条线段，然后创建一个IntersectVisitor交叉访问实例，并把线段加载入该交叉访问实例，初始化访问实例位于场景图的根节点，然后线段跟随其遍历场景层次，与场景对象进行相交测试[7]。
2.2.3拾取物体
拾取物体是指用鼠标点击虚拟场景中的某一个物体之后，可以选中该物体，取消选中该物体，并能检测出点击的是哪一个物体等。本系统使用射线相交法实现物体拾取的目标，即通过遍历模型结构树，检测视点与鼠标选择点之间所确定的射线与哪个实体相交，从而确定被选中的实体。
如图7所示：OSG引擎首先捕获鼠标的单击事件，然后获得鼠标点击的位置，进而运用射线相交法得到一个相交物体的集合，最后运用模型节点的唯一性标志 NodeName筛选出用户所要选取的模型结点。
2.3封装ActiveX插件，与web服务器互动、通信
如何将osg虚拟环境嵌入到网页中，并与web服务器通信，实现在虚拟环境中对现实场景中设备的控制呢？ 将osg工程封装成基于MFC的ActiveX 控件为上述问题提供了解决方案。
2.3.1 ActiveX技术
ActiveX控件是基于组件对象模型（COM）的可重用软件组件，广泛的应用于桌面以及web应用中。ActiveX作为组件可以嵌入到web网页中，网页程序就成为了组件的容器。ActiveX控件为我们提供了两种机制：“事件机制”，“方法和属性机制”。“事件机制”用来实现当某种条件满足时，控件主动通知控件容器发生了某些事情。“方法和属性”机制用来实现组件容器主动通知控件发生了某些事情。
2.3.2完整的通信过程
虚拟环境与真实场景的完整通信流程如图8所示，通過“事件机制“和“方法属性机制”，完成了“虚拟环境事件触发web服务器指令，web服务器反馈信息更新虚拟环境中节点状态”的通信过程[8]。
当用户在虚拟场景中单击灯的开关时，首先通过osgGA：：GUIEventHandler检测到用户单击了鼠标左键，并通过“拾取物体”技术，判断出用户单击的是灯的开关，此时利用ActiveX的事件机制，在ActiveX内部触发开灯事件（假设灯状态由关到开），通知web容器（这里的容器指网页）灯被打开，再由嵌入到网页中的JavaScript指令向web服务器发消息，消息中包含灯所属控制节点的编号，以及“开或关”的状态，由服务器和ZigBee节点去将指定的灯打开。
与此同时，Web服务器存在一个独立的线程，不停的检测ZigBee网络上传的各个节点的状态数据。当检测到某个灯的状态由“关”设置成了“开”，服务器便通过Web容器，利用ActiveX中的“方法和属性”机制，调用ActiveX中预留出的关灯方法，将虚拟场景中的指定的灯关闭。
3 虚拟现实接口的实现，以及测试结果
本系统所设计的智能实验室三维虚拟现实接口，在原来智能实验室的基础上，增加了三维立体的展现形式。并且经过了实际的测试和实验：虚拟环境中开灯，真实环境中灯会相应被开启；真实环境中将灯关闭，虚拟环境灯会随之置成关闭状态，实现了虚和实的有机统一。三维场景的效果如图10所示，和二维GIS的表现形式（图9所示）相比，大大增加了场景的“逼真度”，接口的“易操作性”，改善了用户体验。
4结束语
本论文在现有的智能实验室物联网系统基础之上，提出了基于虚拟现实的三维虚拟场景接口。重点阐述了三维建模、利用osg进行场景渲染驱动，以及虚拟场景与实际场景的有机连接等关键技术。实际的测试和检验，证明基于虚拟现实的三维用户界面，不仅实现了“实验室设施受控于三维场景”、“三维场景反映实验室设备状态”的功能，而且明显增强了展现形式的真实性和直观性，改善了用户体验。同时此系统所用到的技术和方案，可进一步拓宽应用范围，直接应用到现代智能家居领域，也是虚拟现实与智能家居的有机结合。
参考文献
[1]刘莉，黄海平，王汝传，叶宁.面向普适计算的虚拟现实在智能家居中的应用[J].信息化研究，2011，37（5）：48-52.
[2]周游，方滨，王普.基于zigBee技术的智能家居无线网络系统[J].电子技术应用，2005，31（9）：37-39.
[3]张周，周剑扬，闰沫.ZigBee在智能家居系统中的应用研究[J].工业控制计算，2006，19（12）：7-9.
[4]满莎，杨恢先，彭友，王绪四.基于ARM9的嵌入式无线智能家居网关设计[J].计算机应用，2010，30（9）：2541-2544.
[5]明芳，李峻林，基OSG的虚拟场景漫游技术研究[J].计算机与数字工程.2011，39（3）：133-137.
[6]包欣，王诺.基于3DMAX的三维虚拟校园建模的方法研究[J].数字技术与应用，2012，（12）：56-59.
[7]温转萍，申闰春. 基于OSG的虚拟校园漫游系统的设计与实现[J]. 计算机技术与发展：2009，19（1）：217-230.