虚拟现实技术在农业上的应用.ppt

计算机在农业上的应用 周美兰 湖南农业大学农学院 第七章 虚拟现实技术在农业上的应用 第一节 虚拟现实技术与虚拟农业 第二节 虚拟现实技术在农业上的应用 第三节 虚拟植物生长的研究现状与发展趋势 虚拟农业信息资料查阅 第一节 虚拟现实技术与虚拟农业 一、 虚拟现实技术的由来与概念与概念 (一)虚拟现实 (二)虚拟现实的基本特征 1、是多感知性 2、是沉浸感 3、是实时交互性 4、是自主性 二、 虚拟农业 一、虚拟现实技术的由来与概念 1965年,Suther land首次提出了具有交互图形显示，反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想; 1966年,美国正式开始了头盔式显示器的研制工作; 1970年,出现第一个功能较齐全的头盔式显示器系统; 20世纪80年代初,Jaron Lanier提出了虚拟现实(Virtual Reality,VR),美国宇航局及国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究,并取得了显著成果，引起了对虚拟现实技术的广泛关注。 虚拟现实技术在农业领域中的应用,展示了虚拟农业巨大的应用潜能。 （一）虚拟现实（Virtual Reality） 是指利用计算机技术生成一个逼真的、具有视觉、听觉、触觉等效果的可交互的、动态的世界,人们可以对该虚拟世界中的虚拟实体进行操纵和考察；它是信息科学领域一类新兴的工程技术,是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、传感技术、多媒体技术和网络通信技术及面向对象技术和智能决策支持系统的基础上,发展起来的一门交叉学科。 虚拟现实作为当今计算机最热门的技术之一,极大地突破了事物表达的传统方法的局限,使过去认为只擅长处理字化单维信息的计算机发展为能处理适合人的特性的多维信息,使人们可以将想象的环境虚拟实现,并可以在其中以最自然的动作与这种虚拟现实进行交流。 （二）虚拟现实的基本特征 1、多感知性 除了一般计算机技术所具有的视觉感知外 , 虚拟现实技术还有听觉感知、力觉感知、触觉感知 , 甚至味觉感知、嗅觉感知等 。 2、沉浸感 人在虚拟环境中,可以获得有如身在真实世界中的逼真感觉。 3、实时交互性 人在虚拟环境中不只是被动地感受 , 还可以采取现实生活中习以为常的方式来操纵模拟场景中的物体 。 4、自主性 自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度 , 例如 , 当受到力的推动时 , 物体会沿力的方向运动。 二、虚拟农业 从广义来说,虚拟农业主要包括: 虚拟植物:用以培育水稻、玉米、小麦、大豆、棉花等主要农作物的新品种; 虚拟动物:用以培育猪、牛、羊、鸡、鱼等主要畜产品和水产品的新品种; 利用VR技术,提高农业生产设备、设施的利用效率; 利用VR技术,提高农业资源综合利用效率; 利用VR技术,对农产品市场进行模拟; 利用VR技术,对农业生产管理进行模拟; 科学可视化技术在农业技术教育、培训、科研中的应用等等。 第二节 虚拟现实技术在农业上的应用 1、虚拟植物 2、虚拟动物 3、虚拟立体农业 4、虚拟节水 5、虚拟实验 6、虚拟农场 7、 虚拟果树修剪 8 、虚拟农业布局 9 、虚拟农业区划 10、虚拟城市农业 11、虚拟农机 12、虚拟温室 1、虚拟植物(Virtual Plants) 是指利用VR技术模拟植物在三维空间中的生长发育过程。 利用虚拟植物技术，可以在电脑屏幕上设计农作物,然后再进行实际培育或用基因工程技术繁殖出真实的农作物,使农作物新品种具有虚拟植物的理想性状。 新西兰Hort研究所利用虚拟作物技术对几维果(猕猴桃)品种进行改良研究。 研究小组开发了虚拟几维果树的虚拟现实系统,使人们可以在计算机显示器上观看几维果树发芽、生长、抽枝、展叶、开花、结果和果实成长,一整年的生长周期被缩至不到1分钟的时间。 中国虚拟植物标本馆（简称CVH） 中国数字植物标本馆网络杂志 虚拟植物的优势 虚拟植物比传统植物生长模拟模型具有很大的优势 例如：植物群体对光的截获很难进行精确定量化研究,而利用虚拟植物,能判别光线被叶片截获, 穿过叶间空隙到达冠层更深处,从而容易地计算出植物群体空间中任意位置点的光通量的精确值。 利用虚拟植物模拟农药从喷雾器中喷出后的空间运行轨迹,直观地观察农药在植物群体中的空间分布与害虫的位置关系,从而可确定农药的最佳喷施方法。 利用虚拟植物技术,则可以非常直观地对农田、森林等复杂的生态系统进行研究,发现难以观察到的规律。 利用虚拟植物, 寻找一种既能对付虫害又不污染环境的方法。 利用虚拟植物对找最佳栽培方式。 2、虚拟动物 利用计算机可视化地模拟动物在各种营养物胁迫条件下的生长过程 用户操作计算机不但可以了解动物生长全过程中鲜、干各种物质的积累形状 , 而且还可以从不同视角了解动物的逼真形