基于3D和Virtools技术的农业视景仿真系统

1、基于3D和Virtools技术的农业视景仿真系统摘要提出基于3D和Virtls技术的视景仿真系统的开发方法，以北京密云县京承高速路二期都市型现代农业走廊建立虚拟场景，实现了自动遨游、手动遨游、四季景观、各种气候效果、各种实体的动态效果，并根据道路做了详细的碰撞检测。同时根据视景仿真系统的特点，在自动遨游和手动遨游过程中，以现有场景为根底，通过视频、图片、音乐对虚拟现实系统做了补充。该系统具有真实性、交互性、简单和易实现等特点。关键词3D；Virtls；VirtlsSDK；视景仿真系统；碰撞检测虚拟现实VR是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，用户在此环境中利用设备与其进展交互，产生身临其境

2、的感觉。视景仿真是虚拟现实的根本表现形式，目前已经在许多领域得到应用，如：农业景观模拟、大型机械模拟、航天器模拟、地形地貌模拟、城市建筑模拟。农业视景仿真系统应用于农业的对外宣传和招商引资中，能给许多不能亲自参观都市型现代化农业走廊的人一种新的选择和高度逼真的视觉体验。并且通过这种虚拟体验，促进文化、经济交流，有利于招商引资，因此具有较高的实际价值。目前虚拟遨游系统也可以采用VRL技术1，因为VRL技术支持在线仿问，动态更新等优点。但是，由于网络的带宽约束，不能支持像本系统这样规模比拟大的系统，同时在效果方面，也不能做出这么多动态效果。基于3D和Virtls技术2-5的遨游系统开发流程快，并且

3、仿真效果也非常好，具有更多交互形式等优点。Virtls是一套整合软件，可以将现有常用的档案格式整合在一起，如3D模型、2D图形或是音效等。Virtls不是3DEngine，Virtls是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境虚拟实境编辑软件，可以制作出许多不同用处的3D产品，如因特网、计算机游戏、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示等。Virtls除了有编辑制作的界面外，也包含了SDK，可供程序设计人员开发新的功能、新的硬件驱动程序。Virtls的“互动行为模块就像在堆积木一样，可以利用DragrDrp拖放方式将互动行为模块赋予在适当的对象或角色上，以流程图的方式决定行为模

4、块的处理先后，逐渐编辑组合成一个完好的交互式虚拟世界。Virtls根本就拥有超过400个以上的互动模块可供运用，经由编辑后的互动模块群可以组合成一个新的单一互动模块以方便重复使用、编辑，甚至可以交换或卖给需要的使用者。密云县京承高速路二期都市型现代农业走廊视景仿真系统是基于虚拟现实和视景仿真技术在计算机上虚拟重构出的三维景观。基于景观的实景或规划设想，系统首先绘制出景观的三维地形图；确定房屋、温室、道路、水渠、农田林地等的详细位置；构建农林植物、房舍等的三维模型；生成景观的三维场景；设置遨游道路，结合讲解讲解可将景观逼真地展示出来，具有身临其境的效果，在景观的展示和宣传等方面具有良好的应用效果

5、。按照规划方案，以高速路中心为轴线，沿途重点规划的“一带一河一园四区进展外围展示。详细内容包括：京承高速路二期密云段公路及两旁主要景观展示；外围单独展示：潮河生态公园、温地公园、平头高档花卉展示区、新兴村葡萄园、连花瓣村奥运蔬菜及芦笋种植基地、巨龙山庄景观展示。同时实现了自动遨游、手动遨游、视景特效、季节控制、时段控制、音乐控制、帮助模块功能。为了表达虚拟性、交互性，增强临场感、真实感，结合Virtls中有五个主要的元素：VirtlsLibrary：提供3D实时的互动行为，VirtlsDev的操作环境，VirtlsVieer：在这里是以eb形式发布的系统，VirtlsSDK：软件开发包，可以通

6、过开发包6开发3D引擎或VirtlsLibrary3D引擎，由此设定了图1所示的架构方案：先由各类素材模型、图片组建虚拟场景。然后由SDK开发的引擎，和已有的引擎对场景进展渲染等操作。然后结合VirtlsLibrary，和由SDK开发的互动行为引擎和输入设备进展交互开发，最后通过输出设备进展eb输出。5.1模型的建立根据密云县京承高速路都市型现代农业走廊的航拍图和规划方案构建3D地形场景。根据数码采集的相片，制作工业区、高速路等3D模型。根据数字化仪，先得到花卉、芦笋等植物的模型，然后通过3DAX进展模型优化。并对某些模型参加了动作。生成模型后，运用以下的方法，生成Virtls可载入的文件。如

7、图2所示。5.2模型的布局及优化在场景布局方面，严格按照航拍图和规划方案进展布局。和农学专业合作，确定各种农业相关物品的大小和比例。同时通过以下策略实现载入的优化：对于重复出现一样实体使其共用纹理和材质。纹理图片进展优化，在保持效果的前提下，缩小纹理的大小，这样可以在程序运行的时候尽可能少的占用显存。实现动态载入技术，即当场景中需要什么实体包括模型、图片、音乐、视频时动态载入。在纹理渲染方向，材质渲染选择最近的渲染方式，可以减少占用显存。在实现现有功能的前提下，对消息控制和流程控制进展优化。1)手动遨游SithnKey、Translate：在SithnKey通过设定参数、四个按键消息，当按、时

8、，启动流程，然后Translate实现四个方向的挪动，从而实现对人行走的控制添加bjetKeepnFlrV2、bjetSlider同时对物体增加碰撞属性，和地板属性，设定bjetKeepnFlrV2的参数，实现行走时保持在地板上，通过bjetSlider的设置实现碰撞处理，防止穿过碰撞物。添加useaerarbit实现用鼠标控制镜头。流程图如图3所示。图3手动遨游功能2)自动遨游aitessage、SetAsAtiveaera、Delayer：首先由aitessage接收到消息启动流程，通过SetAsAtiveaera设定当前活动的摄像机，然后反复运用时间函数Delayer实现摄像机的动态交换

9、。aitessage、LkAt、SetPsitin：也是先由消息启动流程，然后通过LkAt实现参考系的跟随功能，最后通过SetPsitin确定参考系的位置。aitessage、BezierPrgressin、Psitinnurve：也是先由消息启运流程，然后通过BezierPrgressin产生贝赛尔函数的渐渐变化。最后Psitinnurve实现摄像机跟随事先设定好的轨迹运动。流程图如图4所示。图4自动遨游功能3)季节控制SithnParaeter、SeturrentSlt、Sh、Hide：缺省为春天，然后可以通过SithnParaeter选择参数，启动其它季节的流程。Text、SithnPa

10、raeter、ParaeterSeletr、SeasnSundinit、Hide、areplayer、Identity：没有设定默认值，通过SithnParaeter、ParaeterSeletr参数对应的选择，启动四种季节语音介绍，然后通过自己开发的SeasnSundinit选择好语音，最后通过areplayer播放。流程图如图5所示。图5季节控制功能4)视景特效在模型中加了动作以后，车的行驶、鱼的游弋、鸟的飞翔、都可以转变为角色对象，可以通过Psitinnurve实现其功能。麦浪、睡莲、在做模型时做成一个平面的模型，然后通过TextureSine实现纹理的流动，通过PlayAniatin3

11、DEntity实现模型的动作。河水流动也可以通过纹理的动作来实现。用粒子系统实现喷泉、雨点等特效。利用Virtls三维开发工具，设计实现了密云县京承高速路二期都市型现代农业走廊视景仿真系统，见图6.该系统虚拟场景逼真，功能齐全。并且以网页形式发布，用户可以通过运行程序，自动通过网络安装阅读器插件阅读，同进支持，多视点、多场景的阅读，并且交互才能强，让用户有身临其境的感觉，宣传效果极佳。图6应用实例随着虚拟现实技术的开展，它在各个领域中的应用越来越广泛。本文采用Virtls技术进展开发，侧重于农业的虚拟现实技术，设计实现了密云县京承高速路二期都市型现代农业走廊视景仿真系统。并且本系统仿真效果非常好，开发流程快，容易掌握