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技术在农业工程中的适用性及推广价值研究

来源:农业工程技术 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-03-10
作者:网站采编
关键词:
摘要:1 虚拟现实技术概括 虚拟现实技术(Virtual Reality简称VR),是利用计算机模拟产生一个在三维空间中逼真的虚拟世界。若将其运用在教学领域中,能够使学习者在逼真的虚拟环境中获得体验与

1 虚拟现实技术概括

虚拟现实技术(Virtual Reality简称VR),是利用计算机模拟产生一个在三维空间中逼真的虚拟世界。若将其运用在教学领域中,能够使学习者在逼真的虚拟环境中获得体验与感受,同时能够协助教师运用新时代的思维方式完成教学工作。在农业工程类专业的学习中,机械的建模会产生较为繁琐的大量图片和数据处理,并且农机作业具有时间限制,新设计的农机需要在特定的季节里才能进行田间性能试验,大大加长了设计周期[1-3]。若采用虚拟现实技术,就会大大减少人力物力和其他教育资源的占用程度,使教育资源支出限制在一定范围内。而且由于实训场所、实习基地的不足等因素会造成学生动手机会短缺,达不到原有的教学和培养目标。如何实现虚拟现实技术在农业工程类教育中的运用,成为摆在广大教师面前的技术难题,而研究虚拟现实技术在农业工程教育中的适用性及推广价值,则为破解这一难题提供了有价值的借鉴。

虚拟现实技术在农业方面的应用较少,因此借鉴虚拟现实技术在园林设计、游戏设计以及室内设计等方面的理论知识,结合虚拟现实技术及果园本身的特点,综合处理动画、视频、超文本、音频、图像等多媒体信息,仿真果园场景,实现高度仿真,探讨并实践虚拟现实技术在农业中的应用。

2 果园虚拟现实系统的总体设计

2.1 软件的选择

随着虚拟现实技术越来越多的被人们所了解和接受,越来越多虚拟现实软件出现在设计当中,并为各行各业的人们所应用,主要的软件有3ds Max、VRML、MAYA等[4]。但其中的部分软件不能提供可视化环境,用户必须有一定的专业知识,场景搭建人员必须具有一定的程序编辑能力,比如VRML,使用人员不仅要有美术功底还要有编程能力,增大了使用难度,不适合我们应用于设计。而中视典VRP编辑器是一款直接面向美工的虚拟现实软件,不需要程序员参与,可以让美工将所有精力投入到效果制作中来,从而可有效降低制作成本,提高成果质量。

因此本次设计选择基于3ds Max和中视典VRP编辑器的虚拟现实设计方法,即用3ds Max构建3D虚拟场景模型、制作简易3D动画;以VRP编辑器为平台将3D模型转化为由键盘和鼠标控制的三维视景和虚拟漫游系统[5]。

2.2 系统实现的技术路线

本次设计采用的技术路线如图1所示,首先制定果园方案;再根据方案所需进行基于3ds Max的场景建模,其中包括基本场景设置、防冻减灾系统建模和灯光相机设置;然后进行VRP文件转化,再进行基于Xbuilder的虚拟现实系统开发系统开发,其中包括贴图与天气系统设置,同时实现漫游与动画;在进行作品整合优化后,最后实现作品的发布与执行。

图1 技术路线图

3 基于3ds Max的果园建模

3.1 建立果园的基本场景

3ds Max有强大的建模功能和渲染功能,不仅可以建立简单的几何体,还可以创建一般的植物、建筑、毛发以及粒子系统,可以模拟粒子效果,创建链接等,下面简要介绍果园虚拟现实系统的设计过程。

首先打开软件,选择创建工具,创建一个标准的矩形平面,用来模拟地面。根据果园的地表状况选择土壤材质,贴上类似草皮的位图。考虑到果园地面的平整度与伴生植物的生长状况,选择裸露黄土地表并伴生少许杂草的位图,如图2(a)所示。在材质编辑器中选择材质球,更改材质球的属性和参数,添加不同材质,最后将做好的材质球应用于地面,根据地面的实际状况更改相应材质球的参数,直到调节出合适的视觉效果。创建几何体,打开ACE扩展并选择植物,选择一种较接近果树的植物,在任务栏中创建出来,如图2(b)所示。因为3ds Max对硬件有一定的要求,并且植物是面数最多的几何体,因此所选植物的面数要尽量少,以免阵列后因为文件过大而造成硬件不足的后果[3]。

图2 地面与果树的模型图

将果树缩放至合适大小,用阵列的方式选择2米株距,3米行距,阵列出果园的大体情况。在行间以同样的方式阵列花草作为点缀,使其具有行间植物的效果。阵列出的植物数量需要控制在一定数量,既要符合果园的状态,又不能数量过大,以免给后面的制作造成麻烦。

在果园两侧加围墙,通过创建几何体并挤出,模拟出墙的形状,给墙壁添加材质贴图,通过镜像做出另一侧的墙壁。 墙壁与最外侧树的距离可以设置为两树间距的一半,整体效果如图3所示。

图3 果树排列图

制作半圆柱并贴上天空材质贴图来模拟远景,远景的选择是十分重要的,最能调节整个系统的真实性,从而影响整个系统的质量[6-7]。然后添加灯光,使整个系统更加和谐,主要是在未渲染的情况下调试灯光的适应程度。最后微系统添加自由相机,通过调节相机位置变换视角,同时为后面的仿真做好准备,如图4所示。

文章来源:《农业工程技术》 网址: http://www.nygczz.cn/qikandaodu/2021/0310/1028.html



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