一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法及裝置，所述方法包括構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型、仿真模型和虛擬現(xiàn)實(shí)模型；載入所述三維模型，導(dǎo)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到所述仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果；將所述實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示。所述裝置包括：模型構(gòu)建模塊、局部仿真模塊和模型展示模塊。本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建并載入農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型，并通過(guò)仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果，并將實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)模型進(jìn)行可視化展示，能夠?qū)r(nóng)業(yè)生態(tài)的形式、原理進(jìn)行了全方位的科普。
【專利說(shuō)明】
一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]古代先民通過(guò)長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐漸漸認(rèn)識(shí)到人與自然，生物之間的和諧共生關(guān)系。這一思想的廣泛傳播，使得先民們逐漸創(chuàng)造了稻魚(yú)共生、水域立體養(yǎng)殖、植物病蟲(chóng)害生物防治等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，利用有限資源來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的循環(huán)發(fā)展。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，運(yùn)用生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以有效地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)資源利用率。
[0003]當(dāng)今我國(guó)文化領(lǐng)域正面臨著廣泛深刻的變革，而農(nóng)業(yè)作為我國(guó)最主要最基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)，這一時(shí)期正需要大力推動(dòng)農(nóng)業(yè)文化的發(fā)展。但礙于傳播方式有限，傳播形式單調(diào)乏味等問(wèn)題，使得城市居民對(duì)農(nóng)業(yè)文化，包括農(nóng)業(yè)生態(tài)缺乏了解。
[0004]虛擬現(xiàn)實(shí)是一門新興的科學(xué)技術(shù)，它產(chǎn)生于人類在探索、認(rèn)識(shí)自然過(guò)程中，人們使用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬自然，進(jìn)而更好地認(rèn)識(shí)和利用自然。但是，目前對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)的展示還停留在文字資料，示意圖、二維照片上，并沒(méi)有將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很好地利用在農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]由于目前對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)的展示還停留在文字資料，示意圖、二維照片上，并沒(méi)有將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很好地利用在農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景中的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法及裝置。
[0006]第一方面，本發(fā)明提出一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法，包括:
[0007]構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型、仿真模型和虛擬現(xiàn)實(shí)模型；
[0008]載入所述三維模型，導(dǎo)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到所述仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果；
[0009]將所述實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示。
[0010]優(yōu)選地，還包括:
[0011 ]根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，導(dǎo)入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)到所述仿真模型，進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到目標(biāo)仿真結(jié)果，并將所述目標(biāo)仿真結(jié)果導(dǎo)出至文件中。
[0012]優(yōu)選地，所述根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，進(jìn)一步包括:
[0013]根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并根據(jù)所述仿真實(shí)驗(yàn)的主體、所述參數(shù)、所述實(shí)驗(yàn)過(guò)程載入所述三維模型。
[0014]優(yōu)選地，所述構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型，進(jìn)一步包括:
[0015]根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的實(shí)際地貌特征、地表情況、海拔數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)，建立地形模型；
[0016]根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的植物形態(tài)和功能要求，建立植物模型；
[0017]根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)形態(tài)要求，建立動(dòng)物模型；
[0018]其中，所述三維模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型。
[0019]優(yōu)選地，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示，進(jìn)一步包括:
[0020]建立單模型展示窗口，當(dāng)選擇單模型展示時(shí)，展示所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型；
[0021 ]建立場(chǎng)景展示窗口，當(dāng)選擇場(chǎng)景展示時(shí)，根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型組成的所述三維模型。
[0022]第二方面，本發(fā)明還提出一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化裝置，包括:
[0023]模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型、仿真模型和虛擬現(xiàn)實(shí)模型；
[0024]局部仿真模塊，用于載入所述三維模型，導(dǎo)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到所述仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果；
[0025]模型展示模塊，用于將所述實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示。
[0026]優(yōu)選地，還包括:
[0027]結(jié)果導(dǎo)出模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，導(dǎo)入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)到所述仿真模型，進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到目標(biāo)仿真結(jié)果，并將所述目標(biāo)仿真結(jié)果導(dǎo)出至文件中。
[0028]優(yōu)選地，所述結(jié)果導(dǎo)出模塊進(jìn)一步用于根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并根據(jù)所述仿真實(shí)驗(yàn)的主體、所述參數(shù)、所述實(shí)驗(yàn)過(guò)程載入所述三維模型。
[0029]優(yōu)選地，所述模型構(gòu)建模塊進(jìn)一步包括:
[0030]地形模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的實(shí)際地貌特征、地表情況、海拔數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)，建立地形模型；
[0031]植物模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的植物形態(tài)和功能要求，建立植物模型；
[0032]動(dòng)物模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)形態(tài)要求，建立動(dòng)物模型；
[0033]其中，所述三維模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型。
[0034]優(yōu)選地，所述模型展示模塊進(jìn)一步包括:
[0035]單模型展示單元，用于建立單模型展示窗口，當(dāng)選擇單模型展示時(shí)，展示所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型；
[0036]場(chǎng)景展示單元，用于建立場(chǎng)景展示窗口，當(dāng)選擇場(chǎng)景展示時(shí)，根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型組成的所述三維模型。
[0037]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建并載入農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型，并通過(guò)仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果，并將實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)模型進(jìn)行可視化展示，能夠?qū)r(nóng)業(yè)生態(tài)的形式、原理進(jìn)行了全方位的科普。
【附圖說(shuō)明】
[0038]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法的流程示意圖；
[0040]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法的不同階段的過(guò)程示意圖；
[0041]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖，對(duì)發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0043]圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法的流程示意圖，包括:
[0044]S1、構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型、仿真模型和虛擬現(xiàn)實(shí)模型；
[0045]S2、載入所述三維模型，導(dǎo)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到所述仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果；
[0046]S3、將所述實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示。
[0047]本實(shí)施例通過(guò)構(gòu)建并載入農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型，并通過(guò)仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果，并將實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)模型進(jìn)行可視化展示，能夠?qū)r(nóng)業(yè)生態(tài)的形式、原理進(jìn)行了全方位的科普。
[0048]作為上述實(shí)施例的可選方案，所述方法還包括:
[0049]S4、根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，導(dǎo)入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)到所述仿真模型，進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到目標(biāo)仿真結(jié)果，并將所述目標(biāo)仿真結(jié)果導(dǎo)出至文件中。
[0050]通過(guò)對(duì)局部核心生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，能夠僅仿真用戶較為關(guān)系的局部系統(tǒng)，節(jié)省資源和時(shí)間;并通過(guò)將目標(biāo)仿真結(jié)果導(dǎo)出至文件，可根據(jù)目標(biāo)仿真結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步地分析。
[0051]進(jìn)一步地，在上述方法實(shí)施例的基礎(chǔ)上，S4中所述根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，進(jìn)一步包括:
[0052]根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并根據(jù)所述仿真實(shí)驗(yàn)的主體、所述參數(shù)、所述實(shí)驗(yàn)過(guò)程載入所述三維模型。
[0053]通過(guò)設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，能夠?qū)Ψ抡鎸?shí)驗(yàn)進(jìn)行更為準(zhǔn)確地仿真。
[0054]進(jìn)一步地，SI中所述構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型，進(jìn)一步包括:
[0055]S11、根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的實(shí)際地貌特征、地表情況、海拔數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)，建立地形模型；
[0056]S12、根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的植物形態(tài)和功能要求，建立植物模型；
[0057]S13、根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)形態(tài)要求，建立動(dòng)物模型；
[0058]其中，所述三維模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型。
[0059]通過(guò)采集植物的實(shí)際數(shù)據(jù)和圖像，使得植物模型能夠更加真實(shí)地反映植物的實(shí)際情況;通過(guò)確定植物各階段器官形態(tài)結(jié)構(gòu)和建模參數(shù)，能夠?qū)⒅参锾卣髁炕?，利于建?！?br>[0060]更進(jìn)一步地，S3中所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示，進(jìn)一步包括:
[0061 ] S31、建立單模型展示窗口，當(dāng)選擇單模型展示時(shí)，展示所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型；
[0062]S32、建立場(chǎng)景展示窗口，當(dāng)選擇場(chǎng)景展示時(shí)，根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型組成的所述三維模型。
[0063]通過(guò)建立單模型展示窗口和場(chǎng)景顯示窗口，能夠?yàn)橛脩籼峁┎煌恼故敬翱?，解決了農(nóng)業(yè)生態(tài)的展示方式瓶頸，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景進(jìn)行三維虛擬現(xiàn)實(shí)地模擬，更加直觀、生動(dòng)地展示農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景。
[0064]圖2示出了本實(shí)施例提供的一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法的不同階段的過(guò)程示意圖，包括模型建立階段、模型及場(chǎng)景展示階段和生態(tài)功能展示階段。
[0065](I)模型建立階段
[0066]包括:生態(tài)場(chǎng)景三維模型模塊，該模塊對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組成實(shí)體進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化三維構(gòu)建;生態(tài)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，該模塊負(fù)責(zé)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)整體場(chǎng)景的可視化實(shí)現(xiàn);仿真模型模塊，基于該模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)局部核心生態(tài)原理的可視化方法以及農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。
[0067](2)模型及場(chǎng)景展示階段
[0068]包括:單模型展示步驟，建立單模型展示窗口交互展示所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的三維靜態(tài)與動(dòng)態(tài)模型;場(chǎng)景展示步驟，根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，設(shè)計(jì)編排該場(chǎng)景的實(shí)際組成結(jié)構(gòu)，基于所述生態(tài)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)整體場(chǎng)景進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的展現(xiàn)。
[0069](3)生態(tài)功能展示階段
[0070]包括:局部生態(tài)系統(tǒng)可視化，對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的局部核心生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)可視化展現(xiàn)及三維動(dòng)畫(huà)展示;農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)，在生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)輸入相關(guān)參數(shù)對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛擬試驗(yàn)，獲得仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0071 ]其中，所述生態(tài)場(chǎng)景三維模型模塊，包括:地形模型建立，依據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的實(shí)際情況和具體數(shù)據(jù)生成地形模型。植物模型建立，建立起主要生態(tài)功能的植物的各器官三維模型，并對(duì)植物進(jìn)行整體建模;動(dòng)物模型建立，建立起主要生態(tài)功能的動(dòng)物形態(tài)的三維靜態(tài)模型，并根據(jù)實(shí)際動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)形態(tài)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行行為動(dòng)作建模。
[0072]其中，所述生態(tài)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，包括:場(chǎng)景管理器構(gòu)建，設(shè)計(jì)場(chǎng)景管理器來(lái)對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)整體虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行管理;場(chǎng)景展示方法，定義場(chǎng)景信息，載入生態(tài)場(chǎng)景三維模型模塊中的模型，運(yùn)行所述場(chǎng)景管理器，構(gòu)建出所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體場(chǎng)景，并選擇一種展示方式進(jìn)行場(chǎng)景的展示;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景可視化方法，讀取實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)更新對(duì)當(dāng)前場(chǎng)景中的模型進(jìn)行變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)再現(xiàn)。
[0073]其中，所述仿真模型模塊包括:建立局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型方法，對(duì)局部核心生態(tài)系統(tǒng)中各主要組成主體，生態(tài)功能，交互規(guī)則進(jìn)行建模;農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)局部核心生態(tài)系統(tǒng)中不同的生態(tài)組成，考慮參數(shù)變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，基于所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
[0074]其中，所述局部生態(tài)系統(tǒng)可視化，包括:仿真模型運(yùn)行步驟，基于建立局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型方法，構(gòu)建局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型，確定仿真模型的輸入?yún)?shù)，運(yùn)行模型進(jìn)行仿真;可視化再現(xiàn)步驟，基于所述場(chǎng)景展示方法，根據(jù)仿真初始數(shù)據(jù)初始化局部生態(tài)系統(tǒng)三維場(chǎng)景，再基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景可視化方法，根據(jù)仿真數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)再現(xiàn)局部核心生態(tài)系統(tǒng)場(chǎng)景。
[0075]其中，所述農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)，包括:虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟，
[0076]根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程;虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行步驟，根據(jù)建立的局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型，運(yùn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0077]其中，所述地形模型建立包括:地表模型的建立，實(shí)地采集地形數(shù)據(jù)，使用三維建模軟件來(lái)生成地形的三維可視化模型。
[0078]地物模型的構(gòu)建包括:添加地表紋理;對(duì)地表進(jìn)行分層設(shè)色；利用光照技術(shù)，為地形模型添加明暗顯示;地表地物三維模型構(gòu)建。
[0079]其中，所述植物模型建立包括:構(gòu)建植物器官三維模型，對(duì)植物進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)及圖像采集，確定出符合實(shí)際植物各階段器官形態(tài)結(jié)構(gòu)及建模參數(shù)，用三維建模軟件建立該植物各階段不同器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)模型，并將模型打包成模型庫(kù);建立植物整體三維模型，用中植物器官三維模型建立所述植物整體三維模型，并將所得到的該植物三維整體模型打包成模型庫(kù)。
[0080]其中，所述動(dòng)物模型建立包括:構(gòu)建動(dòng)物靜態(tài)三維模型，對(duì)所述動(dòng)物進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)及圖像采集，確定符合實(shí)際動(dòng)物形態(tài)結(jié)構(gòu)及建模參數(shù)，用三維建模軟件建立該動(dòng)物不同生長(zhǎng)時(shí)期的靜態(tài)模型，并打包成模型庫(kù);構(gòu)建動(dòng)物動(dòng)態(tài)三維模型，基于所述中的動(dòng)物靜態(tài)三維模型，采用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)，創(chuàng)建動(dòng)物三維模型動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)片段，并打包成模型庫(kù)。
[0081 ]以下對(duì)本實(shí)施例提供的農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法的工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0082](I)模塊建立階段
[0083]生態(tài)場(chǎng)景三維模型模塊，對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組成實(shí)體進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化三維構(gòu)建，其中包括:
[0084]地形模型，參照農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的實(shí)際地貌特征、地表情況，根據(jù)具體的海拔數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)生成地形模型。
[0085]植物模型，建立包含在該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，起主要生態(tài)功能的農(nóng)作物與非農(nóng)作物植物的各個(gè)器官形態(tài)的三維模型，并根據(jù)實(shí)際植物形態(tài)和功能的要求對(duì)植物進(jìn)行整體建模；
[0086]動(dòng)物模型，建立包含在該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，起主要生態(tài)功能的動(dòng)物形態(tài)的三維靜態(tài)模型，并根據(jù)實(shí)際動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)形態(tài)的要求對(duì)動(dòng)物進(jìn)行行為動(dòng)作建模；
[0087]其中，地形模型的建立包括:
[0088]地表模型的建立:對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的所在地實(shí)地采集數(shù)據(jù)，獲取其一處典型地塊的地貌要素和地形數(shù)據(jù);地形模型的大小依據(jù)該生態(tài)系統(tǒng)邊界來(lái)定;對(duì)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維建模技術(shù)能夠識(shí)別的格式，選擇一種函數(shù)模型，通過(guò)三維建模軟件來(lái)生成地形的三維可視化模型；
[0089]對(duì)地物模型進(jìn)行構(gòu)建，最終得到地形虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。
[0090]地物模型構(gòu)建包括:
[0091]添加地表紋理，將實(shí)景的二維圖片處理成紋理圖案或是虛擬地繪畫(huà)出逼真的紋理圖案，將其映射至對(duì)應(yīng)的地形上；
[0092]采用分層設(shè)色，將顏色按固定的順序，固定的圖形按層疊加在地形上；
[0093]利用光照技術(shù)，設(shè)置自然光光照方位、強(qiáng)度，為地形模型添加明暗顯示；
[0094]添加地表地物，根據(jù)實(shí)地地表狀況，將地物的地理位置、面積大小、類型以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便場(chǎng)景加載時(shí)讀取。
[0095]其中，所述地物的類型包括田地、水域、樹(shù)林、建筑物、農(nóng)用工具、道路；
[0096]其中，所述水域包括水塘、魚(yú)塘、水田、海洋、河流湖泊；農(nóng)用工具包括農(nóng)具、漁具、船只。
[0097]地物模型構(gòu)建還包括:
[0098]運(yùn)用水流特征函數(shù)逼真模擬水域水面狀態(tài)和水流效果；
[0099 ]運(yùn)用粒子技術(shù)，模擬樹(shù)林、草堆等大量聚集性地物和雨、霧等天氣效果。
[0100]植物模型步驟包括:
[0101]構(gòu)建植物器官三維模型，對(duì)所述植物進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)及圖像采集，確定出符合實(shí)際植物各階段器官形態(tài)結(jié)構(gòu)及建模參數(shù)，用三維建模軟件建立該植物各階段不同器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)模型，并將模型打包成模型庫(kù)；
[0102]建立植物整體三維模型，用所述植物器官三維模型建立所述植物整體三維模型，并將所得到的該植物三維整體模型打包成模型庫(kù)。
[0103]建立植物器官三維模型步驟包括:
[0104]實(shí)際數(shù)據(jù)采集是指植物器官尺寸和形狀面積；
[0105]圖像采集包括二維特征照片或者三維掃描圖片；
[0106]植物各階段包括發(fā)芽到成熟的一系列植物生長(zhǎng)階段；
[0107]將植物器官的形態(tài)特征運(yùn)用數(shù)學(xué)模型來(lái)表述，并將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成三維建模軟件支持的格式，導(dǎo)入三維建模軟件，添加表面紋理，生成所述的植物器官的三維模型；
[0108]建立植物整體三維模型包括:
[0109]根據(jù)不同植物的生長(zhǎng)特性來(lái)定義其生長(zhǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)模型；
[0110]將所述生長(zhǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以數(shù)據(jù)的方式保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0111]將所述建立植物器官三維模型步驟得到的植物器官三維模型導(dǎo)出，依據(jù)所述植物生長(zhǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述植物器官三維模型進(jìn)行組合，形成各個(gè)生長(zhǎng)階段的植物整體三維模型；
[0112]將所述植物整體三維模型導(dǎo)入三維建模軟件，對(duì)不同頂點(diǎn)進(jìn)行變形，以獲得不同的形態(tài)造型；
[0113]將所述的形態(tài)造型設(shè)置成關(guān)鍵幀，運(yùn)用三維動(dòng)畫(huà)軟件繪制植物整體三維形態(tài)模型。
[0114]將所述的各個(gè)生長(zhǎng)階段的植物整體三維模型設(shè)置成關(guān)鍵幀，運(yùn)用三維動(dòng)畫(huà)軟件繪制出一種植物生長(zhǎng)三維動(dòng)畫(huà)片段。
[0115]建立動(dòng)物模型步驟包括:
[0116]構(gòu)建動(dòng)物三維模型，對(duì)所述動(dòng)物進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)及圖像采集，確定出符合實(shí)際動(dòng)物形態(tài)結(jié)構(gòu)及建模參數(shù)，用三維建模軟件建立該動(dòng)物不同生長(zhǎng)時(shí)期的靜態(tài)模型，并將動(dòng)物三維靜態(tài)模型打包成模型庫(kù)；
[0117]結(jié)合計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)，基于上述動(dòng)物三維靜態(tài)模型創(chuàng)建動(dòng)物動(dòng)物動(dòng)態(tài)三維模型，并生成動(dòng)畫(huà)片段。
[0118]建立動(dòng)物三維靜態(tài)模型步驟包括:
[0119]實(shí)際數(shù)據(jù)采集是指動(dòng)物身體各部位實(shí)際尺寸大小；
[0120]圖像采集包括二維特征照片或者視頻；
[0121]植物各階段包括出生/卵到個(gè)體成熟的各個(gè)生長(zhǎng)階段；
[0122]將動(dòng)物的形態(tài)特征運(yùn)用數(shù)學(xué)模型來(lái)表述，并將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成三維建模軟件支持的格式，導(dǎo)入三維建模軟件，添加表面紋理，生成所述的動(dòng)物三維靜態(tài)模型。
[0123]建立動(dòng)物動(dòng)態(tài)三維模型包括:
[0124]通過(guò)現(xiàn)實(shí)視頻采集或者仿真模擬的方式獲得所述動(dòng)物的骨骼模型和初始動(dòng)作數(shù)據(jù)；
[0125]將所述初始動(dòng)作數(shù)據(jù)拆分成完成獨(dú)立動(dòng)作的基本動(dòng)作數(shù)據(jù)，每一分?jǐn)?shù)據(jù)作為基本動(dòng)作單元；
[0126]根據(jù)基本動(dòng)作數(shù)據(jù)，對(duì)所述骨骼模型進(jìn)行變換，計(jì)算每個(gè)骨骼節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，輸出關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)；
[0127]對(duì)關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)進(jìn)行蒙皮參數(shù)計(jì)算，輸出該動(dòng)物動(dòng)態(tài)三維模型，將不同動(dòng)態(tài)三維模型打包成模型庫(kù)。
[0128]生態(tài)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，包括:
[0129]該模塊負(fù)責(zé)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)場(chǎng)景的虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化，設(shè)計(jì)場(chǎng)景管理器、場(chǎng)景展示方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景可視化方法來(lái)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行管理和實(shí)現(xiàn)。
[0130]場(chǎng)景管理器構(gòu)建，包括:
[0131]場(chǎng)景管理器功能包括:
[0132]創(chuàng)建場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)，將場(chǎng)景中的物體掛接在不同場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)上；
[0133]在所述整體虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中初始化創(chuàng)建和放置場(chǎng)景中所涉及的物體、燈光，并組織和維護(hù)他們的在所述整體虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的變換；
[0134]布置三維模型在場(chǎng)景中的位置和所在區(qū)域，管理三維動(dòng)態(tài)模型；
[0135]對(duì)場(chǎng)景交互的支持，點(diǎn)擊所述模型，即可進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的交互操作與模型展示；
[0136]對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行渲染，將當(dāng)前渲染隊(duì)列的內(nèi)容進(jìn)行渲染；
[0137]所述渲染包括:對(duì)場(chǎng)景中的背景和天空進(jìn)行渲染;設(shè)置并且渲染場(chǎng)景中的陰影;將當(dāng)前窗口的可見(jiàn)物體放入渲染隊(duì)列；
[0138]碰撞檢測(cè)的支持，規(guī)定場(chǎng)景中的物體不能越過(guò)定義的范圍，三維模型不能過(guò)度重疊交叉；
[0139]組織和維護(hù)攝像機(jī)，操控?cái)z像機(jī)進(jìn)行自由變換，完成對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)整體虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景多角度漫游。
[0140]場(chǎng)景展示方法，包括:
[0141]參考實(shí)際場(chǎng)景的圖片或視頻，對(duì)場(chǎng)景中各物體的位置、大小和所在范圍進(jìn)行合理的定義，將定義的地理位置、面積大小、類型以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成場(chǎng)景信息，以便場(chǎng)景加載時(shí)讀取；
[0142]根據(jù)場(chǎng)景信息、載入地形、動(dòng)植物三維靜態(tài)模型，對(duì)所述場(chǎng)景進(jìn)行初始化；
[0143]使用所述場(chǎng)景管理器對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行管理，控制場(chǎng)景中各類模型，完成對(duì)交互、碰撞檢測(cè)、燈光的支持，完成渲染工作；
[0144]為場(chǎng)景展示選擇一種展示方式，包括:固定攝像機(jī)方位的全景展示，以固定的角度多方位展示場(chǎng)景全貌;固定路徑漫游，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)行進(jìn)路徑的編排，以固定視角的漫游方式展示場(chǎng)景全貌；自由漫游，使用者通過(guò)操作控制攝像機(jī)行進(jìn)，自主視角的方式多方位多角度的展示場(chǎng)景全貌。
[0145]數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景可視化方法，包括:
[0146]將生態(tài)場(chǎng)景三維模型模塊里模型庫(kù)中的模型信息進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0147]將仿真輸出參數(shù)與上述模型信息進(jìn)行匹配，轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)模塊識(shí)別的數(shù)據(jù)文件；
[0148]數(shù)據(jù)文件隨著仿真實(shí)時(shí)參數(shù)的數(shù)據(jù)流輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；
[0149]讀取上述數(shù)據(jù)文件，初始化相對(duì)應(yīng)的模型，通過(guò)所述場(chǎng)景展示方法將模型載入場(chǎng)景并對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和更新。
[0150]仿真輸出參數(shù)包括:生態(tài)系統(tǒng)中主體的數(shù)量，當(dāng)前坐標(biāo)，當(dāng)前狀態(tài)。
[0151]仿真模型模塊，包括:
[0152]建立局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型，對(duì)局部核心生態(tài)系統(tǒng)中各主要組成主體，生態(tài)功能，交互規(guī)則進(jìn)行建模。為了更好地體現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景可視化方法的應(yīng)用，本方法還建立了農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)局部核心生態(tài)系統(tǒng)中不同的生態(tài)組成，考慮參數(shù)變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，基于所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?；谠撃K實(shí)現(xiàn)對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)局部核心生態(tài)原理的可視化方法以及農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。
[0153]所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型，包括:
[0154]參照復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)的仿真模式，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的局部核心生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行人工生命仿真，建立局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型。模型組成包括:
[0155]系統(tǒng)主體模塊:根據(jù)生態(tài)功能，定義所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)的大小和邊界。定義仿真環(huán)境時(shí)間:連續(xù)的白晝與季節(jié)變換；
[0156]環(huán)境主體模塊:對(duì)所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行建模，為多種不同的環(huán)境定義相應(yīng)的變量；
[0157]生物主體模塊:對(duì)存在于所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)中，起主要農(nóng)業(yè)生態(tài)功能的生物組成主體進(jìn)行定義，并給定所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真中的主體合理的初始數(shù)量；
[0158]算法模塊:建立規(guī)則和行為控制來(lái)描述所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)的功能；
[0159]上述建立規(guī)則和行為控制包括:
[0160]建立所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)組成主體間的關(guān)聯(lián)交互規(guī)則和相互通信方式，以算法來(lái)描述該局部核心生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)；
[0161]建立所述植物建模步驟中植物生長(zhǎng)模型、土壤水分平衡模型以及代謝模型，在環(huán)境因素與其它主體的影響下，不斷更新植物當(dāng)前狀態(tài)和屬性；
[0162]定義所述動(dòng)物相應(yīng)的動(dòng)態(tài)屬性，建立所述動(dòng)物的認(rèn)知與行為規(guī)則模型，在環(huán)境因素與其它主體的影響下，不斷更新動(dòng)物當(dāng)前狀態(tài)和屬性。
[0163]數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊:對(duì)仿真過(guò)程進(jìn)行跟蹤，對(duì)當(dāng)前模擬結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，輸出實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù);在試驗(yàn)平臺(tái)中對(duì)所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，實(shí)時(shí)輸出仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0164]建立農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括:
[0165]參數(shù)輸入部分，該部分實(shí)現(xiàn)所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型參數(shù)的輸入和修改；
[0166]模型運(yùn)行部分，該部分根據(jù)參數(shù)的輸入運(yùn)行所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型，針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)，選擇模型中相應(yīng)部分運(yùn)行。
[0167]結(jié)果輸出部分，該部分將模擬實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果返回。該部分還附帶實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)模塊，對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和反饋；
[0168]實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)部分，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，預(yù)制生態(tài)系統(tǒng)演變的優(yōu)劣評(píng)價(jià)，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0169](2)模型及場(chǎng)景展示階段
[0170]包括:
[0171 ]單模型展示步驟，建立單模型展示窗口交互展示所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的三維靜態(tài)與動(dòng)態(tài)模型;場(chǎng)景展示步驟，根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，設(shè)計(jì)編排該場(chǎng)景的實(shí)際組成結(jié)構(gòu)，基于所述生態(tài)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)整體場(chǎng)景進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的展現(xiàn)。
[0172]單模型展示步驟，包括:
[0173]建立單模型展示窗口，用于交互展示所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的植物、動(dòng)物三維靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型，將所述的建立植物模型步驟和建立動(dòng)物模型步驟中的模型庫(kù)集成在所述單模型展示窗口中。
[0174]場(chǎng)景展示步驟，包括:
[0175]采用所述場(chǎng)景展示方法對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行構(gòu)建，展示所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的完整場(chǎng)景；
[0176]對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行構(gòu)建還包括:
[0177]為所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的起主要生態(tài)功能主體的三維模型進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，包括調(diào)出該主體相應(yīng)的所述單模型展示窗口，對(duì)該主體種類進(jìn)行文字資料的描述。
[0178](3)生態(tài)功能展示階段
[0179]包括:
[0180]局部生態(tài)系統(tǒng)可視化，對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的局部核心生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)可視化展現(xiàn)及三維動(dòng)畫(huà)展示;農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)，在生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)輸入相關(guān)參數(shù)對(duì)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛擬試驗(yàn)，獲得仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果O
[0181]局部生態(tài)系統(tǒng)可視化，包括:
[0182]仿真模型運(yùn)行步驟，確定仿真模型的輸入?yún)?shù)，運(yùn)行模型進(jìn)行仿真;可視化再現(xiàn)步驟，基于所述場(chǎng)景展示方法，根據(jù)仿真初始數(shù)據(jù)初始化局部生態(tài)系統(tǒng)三維場(chǎng)景，再基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景可視化方法，根據(jù)仿真數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)再現(xiàn)局部核心生態(tài)系統(tǒng)場(chǎng)景。
[0183]仿真模型運(yùn)行步驟，包括:
[0184]考察所述農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的局部核心生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成以及原理，提取該系統(tǒng)中其主要生態(tài)功能的主體和相關(guān)聯(lián)規(guī)則，采集該局部核心生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)，基于上述建立局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型對(duì)該局部核心生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模；
[0185]根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的組成和原理，確定輸入?yún)?shù)的主體。輸入?yún)?shù)，運(yùn)行上述局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型，對(duì)所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行仿真并獲得仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0186]可視化再現(xiàn)步驟，包括:
[0187]為建立好的模型設(shè)定合理初始參數(shù)，根據(jù)初始參數(shù)初始化虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。
[0188]實(shí)時(shí)導(dǎo)出所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊中的數(shù)據(jù)文件，運(yùn)用所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景可視化方法，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)模型的布置和運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)構(gòu)建和更新所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)模型，實(shí)現(xiàn)局部生態(tài)系統(tǒng)三維虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的展示。
[0189]定義一個(gè)生態(tài)周期的時(shí)間間隔，通過(guò)設(shè)定場(chǎng)景攝像機(jī)的運(yùn)作，將所述時(shí)間間隔中場(chǎng)景的演化進(jìn)行錄制，制作所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)三維動(dòng)畫(huà)。
[0190]農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)，包括:
[0191 ]虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程;虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行步驟，根據(jù)建立的局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型，運(yùn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0192]虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟，包括:
[0193]定義所需的實(shí)驗(yàn)需求，確定實(shí)驗(yàn)所涉及的所述局部核心生態(tài)系統(tǒng)中的主體；
[0194]確定參數(shù)輸入的主體，確定實(shí)驗(yàn)所需參數(shù)，未定義的使用默認(rèn)參數(shù)；
[0195]實(shí)驗(yàn)底層模型為所述建立的局部核心生態(tài)系統(tǒng)仿真模型，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，確定需要調(diào)用的該模型模塊。
[0196]虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行步驟，包括:
[0197]將實(shí)驗(yàn)所需參數(shù)輸入所述農(nóng)業(yè)生態(tài)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；
[0198]在平臺(tái)中運(yùn)行所述實(shí)驗(yàn)底層模型；
[0199]從試驗(yàn)平臺(tái)中輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0200]生態(tài)功能展示階段中的參數(shù)，包括:農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景局部核心生態(tài)系統(tǒng)中植物主體的屬性，數(shù)量，生長(zhǎng)狀態(tài)，間距，產(chǎn)出；動(dòng)物主體的的屬性，數(shù)量，生長(zhǎng)狀態(tài)，行為活動(dòng)，產(chǎn)出；環(huán)境主體的天氣:溫度，光照，降雨;土壤:有機(jī)物、水分、肥料;水域:溶氧、有機(jī)物。
[0201]所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)場(chǎng)景為畜牧草場(chǎng)，漁獵水域，生態(tài)養(yǎng)殖:稻魚(yú)共生，?；~(yú)塘，生物治蟲(chóng):稻田養(yǎng)鴨。
[0202]本實(shí)施例通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)較真實(shí)地展現(xiàn)了傳統(tǒng)農(nóng)耕文化中的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行了較詳盡的設(shè)計(jì)，在一定程度上貼近了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)概況。除了使使用者獲得對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)有直觀的感受外，還能夠加深使用者對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)具體原理的理解，幫助其在今后實(shí)踐中進(jìn)行具體的應(yīng)用。此外，本實(shí)施例提供了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模擬仿真方法，實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的仿真，并基于此進(jìn)行生態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)實(shí)農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐具有指導(dǎo)作用。
[0203]圖3示出了本實(shí)施例提供的一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括模型構(gòu)建模塊31、局部仿真模塊32和模型展示模塊33，其中，
[0204]所述模型構(gòu)建模塊31用于構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型、仿真模型和虛擬現(xiàn)實(shí)模型；
[0205]所述局部仿真模塊32用于載入所述三維模型，導(dǎo)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到所述仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果；
[0206]所述模型展示模塊33用于將所述實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示。
[0207]具體地，所述模型構(gòu)建模塊31構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型、仿真模型和虛擬現(xiàn)實(shí)模型;所述局部仿真模塊32載入所述三維模型，導(dǎo)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到所述仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果;所述模型展示模塊33將所述實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示。
[0208]本實(shí)施例通過(guò)構(gòu)建并載入農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型，并通過(guò)仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果，并將實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)模型進(jìn)行可視化展示，能夠?qū)r(nóng)業(yè)生態(tài)的形式、原理進(jìn)行了全方位的科普。
[0209]進(jìn)一步地，所述裝置還包括:
[0210]結(jié)果導(dǎo)出模塊34，用于根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，導(dǎo)入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)到所述仿真模型，進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到目標(biāo)仿真結(jié)果，并將所述目標(biāo)仿真結(jié)果導(dǎo)出至文件中。
[0211]進(jìn)一步地，所述結(jié)果導(dǎo)出模塊34進(jìn)一步用于根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并根據(jù)所述仿真實(shí)驗(yàn)的主體、所述參數(shù)、所述實(shí)驗(yàn)過(guò)程載入所述三維模型。
[0212]進(jìn)一步地，所述模型構(gòu)建模塊31包括:
[0213]地形模型構(gòu)建單元311，用于根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的實(shí)際地貌特征、地表情況、海拔數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)，建立地形模型；
[0214]植物模型構(gòu)建單元312，用于根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的植物形態(tài)和功能要求，建立植物模型；
[0215]動(dòng)物模型構(gòu)建單元313，用于根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)形態(tài)要求，建立動(dòng)物模型；
[0216]其中，所述三維模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型。
[0217]更進(jìn)一步地，所述模型展示模塊33進(jìn)一步包括:
[0218]單模型展示單元331，用于建立單模型展示窗口，當(dāng)選擇單模型展示時(shí)，展示所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型；
[0219]場(chǎng)景展示單元332，用于建立場(chǎng)景展示窗口，當(dāng)選擇場(chǎng)景展示時(shí)，根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型組成的所述三維模型。
[0220]本實(shí)施例所述的農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化裝置可以用于執(zhí)行上述方法實(shí)施例，其原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。
[0221]本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書(shū)的理解。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化方法，其特征在于，包括: 構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型、仿真模型和虛擬現(xiàn)實(shí)模型； 載入所述三維模型，導(dǎo)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到所述仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果； 將所述實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，導(dǎo)入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)到所述仿真模型，進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到目標(biāo)仿真結(jié)果，并將所述目標(biāo)仿真結(jié)果導(dǎo)出至文件中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，進(jìn)一步包括: 根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并根據(jù)所述仿真實(shí)驗(yàn)的主體、所述參數(shù)、所述實(shí)驗(yàn)過(guò)程載入所述三維模型。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型，進(jìn)一步包括: 根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的實(shí)際地貌特征、地表情況、海拔數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)，建立地形模型； 根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的植物形態(tài)和功能要求，建立植物模型； 根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)形態(tài)要求，建立動(dòng)物模型； 其中，所述三維模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示，進(jìn)一步包括: 建立單模型展示窗口，當(dāng)選擇單模型展示時(shí)，展示所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型； 建立場(chǎng)景展示窗口，當(dāng)選擇場(chǎng)景展示時(shí)，根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型組成的所述三維模型。6.一種農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的可視化裝置，其特征在于，包括: 模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)場(chǎng)景的三維模型、仿真模型和虛擬現(xiàn)實(shí)模型； 局部仿真模塊，用于載入所述三維模型，導(dǎo)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到所述仿真模型進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果； 模型展示模塊，用于將所述實(shí)時(shí)仿真結(jié)果導(dǎo)入所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型，所述虛擬現(xiàn)實(shí)模型驅(qū)動(dòng)所述三維模型進(jìn)行可視化展示。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括: 結(jié)果導(dǎo)出模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求載入所述三維模型，導(dǎo)入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)到所述仿真模型，進(jìn)行局部生態(tài)系統(tǒng)仿真，得到目標(biāo)仿真結(jié)果，并將所述目標(biāo)仿真結(jié)果導(dǎo)出至文件中。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述結(jié)果導(dǎo)出模塊進(jìn)一步用于根據(jù)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的主體、參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并根據(jù)所述仿真實(shí)驗(yàn)的主體、所述參數(shù)、所述實(shí)驗(yàn)過(guò)程載入所述三維模型。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述模型構(gòu)建模塊進(jìn)一步包括: 地形模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所在地的實(shí)際地貌特征、地表情況、海拔數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)，建立地形模型； 植物模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的植物形態(tài)和功能要求，建立植物豐旲型; 動(dòng)物模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)形態(tài)要求，建立動(dòng)物模型； 其中，所述三維模型包括所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述模型展示模塊進(jìn)一步包括: 單模型展示單元，用于建立單模型展示窗口，當(dāng)選擇單模型展示時(shí)，展示所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型； 場(chǎng)景展示單元，用于建立場(chǎng)景展示窗口，當(dāng)選擇場(chǎng)景展示時(shí)，根據(jù)所述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，生成并展示由所述地形模型、所述植物模型和所述動(dòng)物模型組成的所述三維模型。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK106097424SQ201610409481
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】孫瑞志, 戴佚舟, 李春曉, 李國(guó)良
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)