基于虚拟模型的雾滴与叶片的交互行为分析

该文针对现有雾滴与植物叶片交互行为的研究局限于水平叶片的问题,提出了一种基于试验的液滴与不同倾角的植物叶片交互行为的模拟方法,并设计了一种新的液滴弹跳方向计算方法。首先利用微距高速摄像机对液滴在不同倾角的叶片上的静态接触角大小做了精确测量,并拟合了其随叶片倾角增大的变化规律,然后以此将弹跳判定公式推广到0°~50°范围内任意倾斜的叶片上。在液滴弹跳方向计算上引入了蒙特卡洛法,代替了原有的镜面反射计算液滴弹跳方向。模拟结果表明该方法能够较真实的模拟液滴与任意倾斜叶片的弹跳判定、碰撞、驻留以及飞溅现象。该文提出的方法,为研究雾滴与叶片的交互行为提供新的思路,使得模拟过程的计算量相对较小,为植物冠层与大量雾滴交互的沉积量计算和大规模植物场景与雾场交互的实施绘制提供了技术参考。     

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。