二进制与十进制动态显示的关键技术

二进制是计算机中所采用的数据表示形式,在文章中介绍了基于VRML与JAVA的虚拟动态交互技术,分析了利用Java或JavaScript语言创建出新的内插节点和传感节点来驱动和控制整个虚拟空间的方法,研究了利用VRML和Java的技术去设计动态交互的场景,实现了二进制与十进制之间的动态交互显示,最后指出该系统已被成功运用于教学,文章的创新点在于利用PRO/E优化建模。     

基于VRML的3D虚拟景区系统的设计与实现

虚拟景区漫游是虚拟现实在旅游领域的一个应用,是利用虚拟现实技术和计算机图形学等技术实现对景区场景的仿真再现、对景区进行交互式的浏览,是旅游宣传中的有效手段。本研究对虚拟景区系统的三维建模方法、渲染、实现动态与互动的过程提出了见解,并实现了3D虚拟清明上河园系统的设计。     

基于等高线的黄土高原小流域地形虚拟

黄土高原地形三维虚拟是“数字黄土高原”的基础,可为区域水土保持生态建设提供科技支撑。针对直接在地理信息系统软件中观察三维场景存在的控制交互能力不足问题,提出综合利用地理信息系统软件的地形插值算法,基于MFC框架下的OpenGL程序设计的思路,实现地形的真实感三维虚拟。以黄土丘陵沟壑区康家沟小流域为例,等高线数据在AutoCAD和ArcView软件中处理,生成ASCII格式的规则网格DEM数据,依据它们绘制三角形带,采用加权平均法求得各点的法向量,设置光照与材质模式,添加动态天空背景,实现了该流域地形的真实感三维虚拟,并增加交互能力,完成自由漫游与多角度观察。     

基于VRML的土壤电导率三维空间变异性虚拟实现建模研究

如何表达土壤属性的三维空间变异性对传统的土壤剖面采样、空间变异分析和三维可视化表达提出了挑战。本研究以浙江省围垦海涂水稻田土壤盐分为例,采用EM38电磁感应线性模型结合二阶Tikhonov正则化方法反演剖面0~110 cm范围内10个土层深度的土壤电导率作为三维空间变异性研究的数据源;然后利用三维反距离权重方法进行土壤盐分的三维空间插值;最后分别采用虚拟现实建模语言（VRML）的球体、切片、地柱模型对土壤电导率剖面离散点、二维空间变异切片、三维变异土体模型进行三维虚拟现实可视化建模,并实现模型的网络发布。结果表明,在田间尺度上,三维反距离权重方法可较好的对土壤电导率在三维空间的分布进行预测插值;通过VRML方法进行可视化建模可较好的展示及解析土壤电导率的三维空间分布规律;水平方向上,土壤盐分从西北面向东南面逐渐增大,垂直方向上,土壤盐分随土层深度的增加而增大,且东南角土壤盐分最大;另外,用户可利用IE浏览器实现虚拟现实模型的可视化及对模型进行平移、放大、缩小、旋转等基本操作。基于VRML的虚拟建模方法可为土壤属性的三维变异性可视化及网络共享提供新途径。     

基于VRML的土壤电导率三维空间变异性虚拟现实建模研究

如何表达土壤属性的三维空间变异性对传统的土壤剖面采样、空间变异分析和三维可视化表达提出了挑战。以浙江省围垦海涂水稻田土壤盐分为例,采用EM38电磁感应线性模型结合二阶Tikhonov正则化方法反演剖面0~110 cm范围内10个土层深度的土壤电导率作为三维空间变异性研究的数据源;然后利用三维反距离权重方法进行土壤盐分的三维空间插值;最后分别采用虚拟现实建模语言(VRML)的球体、切片、地柱模型对土壤电导率剖面离散点、二维空间变异切片、三维变异土体模型进行三维虚拟现实可视化建模,并实现模型的网络发布。结果表明,在田间尺度上,三维反距离权重方法可较好地对土壤电导率在三维空间的分布进行预测插值;通过VRML方法进行可视化建模可较好地展示及解析土壤电导率的三维空间分布规律;水平方向上,土壤盐分从西北面向东南面逐渐增大,垂直方向上,土壤盐分随土层深度的增加而增大,且东南角土壤盐分最大;此外,用户可利用IE浏览器实现虚拟现实模型的可视化及对模型进行平移、放大、缩小、旋转等基本操作。基于VRML的虚拟建模方法可为土壤属性的三维变异性可视化及网络共享提供新途径。     

基于Unity 3D的中国古代农耕虚拟场景智能展示平台

中国传统农耕文化与精耕细作的农业精神是中国古代农业长期居于世界领先地位的关键因素。目前传播方式的限制阻碍了农耕文化与精神的传播和发展,鉴于此,提出一种结合虚拟现实技术开发虚拟农耕场景智能展示平台的方法。该研究提出的模型交互控制观察算法,精确地实现了模型的旋转与缩放查看;针对目前虚拟场景路径漫游中漫游物体角度不能变化的问题,提出一种物体朝向变化的虚拟场景漫游算法,使得路径虚拟漫游更贴合人的浏览角度。该研究基于Unity3D平台,采用3d Max建模工具,以C#为脚本语言设计并开发虚拟农耕场景智能展示平台。试验结果表明:虚拟农耕场景融合了交互与漫游技术,可还原古代农耕场景,宣传介绍典型生产技艺,为文化的展示提供参考。     

“计算机科学导论”双语教学的探讨

本文以计算机专业的“计算机科学导论”课程为例，基于VRML（Virtual Reality Modelling Language）的三维、交互、立体、情景教学等诸多优点，首先分析了基于VRML的计算机科学导论双语教学的基本思路；接着针对计算机科学导论双语教学的教学内容、网络虚拟场景、教学方法进行了初步设计并可以进行交互等；最后对全文进行了总结和展望。     

基于Leap Motion的虚拟农作物人机交互系统设计

传统的虚拟植物人机交互系统一般运行在特定的操作系统或者移动平台上,而交互方式多是通过鼠标键盘进行人机交互,需要用户输入较为繁琐的参数和命令,导致系统用户缺乏良好的交互体验。针对上述情况,该本文基于云计算和体感交互技术,设计开发了虚拟农作物体感交互系统。系统先在云端计算生成虚拟农作物的三维模型,并将这些模型保存在云端。随后,由系统前端的Leap Motion体感控制器采集用户手部信息数据,通过本地计算机对数据进行处理,识别出各种各样的手势,再与浏览器上Web GL绘制成的虚拟植物进行实时交互,从而实现植物的平移、旋转、生长、形态变化以及三维模型的更新等操作。详细介绍了Leap Motion手势识别的基本原理,虚拟农作物体感交互系统的总体框架,农作物的测量和虚拟模型的生成,数据交互协议的设计原理,Web GL图形绘制以及单双手手势交互库的建立等关键技术。该系统已经由Web GL编程实现,试验结果表明,使用该文研发的系统,用户在浏览器上可以通过不同的手势对虚拟作物模型的形态和生长进行实时调控,具有良好的交互体验。该系统的建立,可为国内外同类研究提供技术上的参考。     

昆虫三维标本网络信息系统设计

为了能够在网络上从各个角度观察昆虫,该文实现了建立昆虫三维标本的方法。通过自制的拍摄装置,结合图像处理技术,实现了昆虫三维标本影像模型的自动化建模和虚拟展示。并在此基础上,建立了昆虫三维标本网络信息系统。该系统建立的昆虫标本具有建模自动化、全景观察、永久保存等特点,为学习和辨别昆虫提供了数据支持。     

基于Cult3D的网络虚拟模型室的设计与实现

本文将Cult3D网络三维技术和网络化管理技术相结合,设计并开发出了一套网络虚拟模型室系统。该系统充分发挥了网络的资源共享性和Cult3D在动态交互、文件体积和画面质量等方面的优越性,具有较高的实用性。     

塔里木河流域2003年虚拟水计算初探

简要介绍了虚拟水含量的计算方法。根据2003年塔里木河流域的资料,计算了主要农产品单位质量的虚拟水含量、城乡居民消费的虚拟水含量和生产产品的虚拟水含量。(1)与西北其它地区相比较,塔里木河流域生产单位质量的农产品虚拟水含量相对较低。(2)从塔里木河流域虚拟水消费总量看,城镇居民与农村居民的消费相差不大,分别为3.71×109m3和3.30×109m3。而其中一些消费产品,如粮食、猪肉、家禽、鲜蛋、糕点和鱼虾等的消费在城镇居民与农村居民间仍然存在着一定的差异。(3)全社会消费的虚拟水数量和实际生产产品中的虚拟水含量分别为7.01×109m3和2.20×1010m3。可以看出在塔里木河流域实际生产产品的虚拟水含量远远大于各项消费的总虚拟水含量。     

虚拟现实技术在温室中的应用

虚拟现实技术,即通过计算机等,最有效的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。这种技术已被广泛应用于工业、农业、军事、医学、建筑、造船、飞机制造和各种飞行训练等。该文概述了虚拟环境技术国内外研究进展,论述了“虚拟温室”研究的意义、研究的方法、应用以及将来的研究方向。     

虚拟树木形态结构的交互式编辑技术及其实现

为解决传统田间管理中树木剪枝操作不可逆的问题,该研究提出了一种虚拟树木形态结构交互式编辑方法。首先采用参数化方法开展树木形态结构三维建模;然后基于后缓冲区技术提出一种结合树木层级拓扑结构的枝干交互式拾取方法,并利用OpenGL（Open Graphics Library）渲染技术实现整枝删除、枝段修剪、枝干长度或半径调整等交互式编辑功能。最后,以园林绿化树木中常见的特殊冠型为约束模型,快速、直观地模拟树木树冠综合整形过程。该技术不仅扩展了参数化单株植物建模系统的功能,还为树木栽培与养护管理中修型整枝或株型设计提供了一个数字化、可视化、智能化的新手段。     

用谐波叠加法重构随机道路不平顺高程的时域模型

道路时域建模对道路车辆振动时程分析、车辆台架试验、路面损伤以及车路耦合动力学研究均具有重要意义。谐波迭加法是一种既简单直观而又具有严密数学基础的构造道路时域模型的方法。本文基于随机道路的统计量描述，再现了随机道路针对路面车辆的单点激励和单轮辙激励的时间历程样本，完善了所生成样本的标定方法。对双轮辙激励，采用空间相关的两随机过程模拟，将两过程用虚拟的线性系统联接，建立其符合道路相干函数的传递关系，最终得到道路车辆的双轮辙多点时空相关性激励模型。该模拟方法的数学理论正确，适用于任意指定谱特征的随机道路模拟，对     

基于遗传算法的土壤墒情传感器优化布局策略

针对用于节水灌溉的土壤墒情传感器布局问题,该文提出一种结合了基于全局优化遗传算法和改进的加权圆集布局理论的人机交互优化布局策略。该策略综合考虑了传感器覆盖精度、重叠限制等约束条件。通过在人机交互中引入专家知识和在遗传算法中采用十进制编码,策略易于与其它算法和附加参数协作以进行升级或移植于其它的应用场合。在给定传感器成本的仿真实验中,该文算法比四边形方案节约成本17.5%,比六边形方案节约成本34.0%。     

乡镇规划调控下的农村居民点空间布局优化

为科学确定农村居民点空间布局优化类型,有效指导农村居民点空间布局优化及新农村建设实践。该文以武川县可可以力更镇为例,在乡镇规划调控的前提下,按农村居民点不同演化方向,将位于城镇建设用地扩展边界范围内的农村居民点确定为城镇化型,位于扩展边界范围外的农村居民点确定为非城镇化型。针对城镇化型农村居民点,因其未来演化方向而将其空间布局优化类型确定为社区化管理型;针对非城镇化型农村居民点,从乡镇总规协调度、生产生活便利度、居民点活跃度3大方面构建农村居民点斑块综合影响力评价指标体系,评价其综合影响力,并据此将其空间布局优化类型划分为综合发展潜力型、原地整治保持型、迁村并点扶持型3类。结果表明,可可以力更镇确定为社区化管理型的农村居民点6个,面积15.29 hm2;综合发展潜力型46个,面积178.28 hm2;原地整治保持型53个,面积189.20 hm2;迁村并点扶持型40个,面积141.22 hm2,并针对4种农村居民点空间布局优化类型提出较为具体的优化方案。研究结果符合可可以力更镇实际情况,能为农村居民点空间布局优化与整治提供新的思路。