前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的虛擬仿真技術農(nóng)機展示設計探究，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要:為了提高農(nóng)機產(chǎn)品的設計效率和水平，將虛擬仿真和交互展示技術引入到了農(nóng)機產(chǎn)品的設計制造和展示過程中，通過農(nóng)機建模、虛擬環(huán)境創(chuàng)建和網(wǎng)絡構建了農(nóng)機展示系統(tǒng)，有效提高了農(nóng)機的展示和交流交互效果。在交互展示系統(tǒng)的設計上，采用3DsMAX軟件創(chuàng)建了農(nóng)機的三維模型，并在Unity3D軟件中進行了解析，最后利用Web3D實現(xiàn)了網(wǎng)絡化在線展示，使系統(tǒng)具有農(nóng)機零部件展示、外觀展示和功能展示等功能，對于提升農(nóng)機設計效率和水平，實現(xiàn)設計者和需求者之間的交流交互具有重要的作用。

關鍵詞:虛擬環(huán)境設計;展示設計;交流交互;農(nóng)機展示;虛擬仿真

0引言

隨著計算機硬件和軟件技術的不斷進步，虛擬現(xiàn)實技術得到了迅猛的發(fā)展，具有動態(tài)交互和三維可視化效果的產(chǎn)品也被不斷研發(fā)出來。Web三維展示技術可以直觀和高效構建交互性和沉浸性的虛擬展示系統(tǒng)，在產(chǎn)品沒有生產(chǎn)之前便可以展示給客戶，讓客戶得到真實的體驗效果。通過該技術，在農(nóng)機產(chǎn)品生產(chǎn)前后都可以將農(nóng)機以可視化系統(tǒng)的形式全方位的展示給客戶，使客戶能夠充分地了解產(chǎn)品的設計構造、功能和外觀，并可以提出修改意見，從而有效提高農(nóng)機的設計生產(chǎn)效率和水平。

1虛擬展示在農(nóng)機可視化系統(tǒng)中的應用

隨著信息技術的不斷發(fā)展，消費者在購買產(chǎn)品前可接觸大量的關于產(chǎn)品的資訊，但在海量的信息中，消費者很難找到對產(chǎn)品細節(jié)及真實使用的功能體驗。農(nóng)機和普通產(chǎn)品相比，對農(nóng)機的購買來說，在購買前更希望得到農(nóng)機的真實外觀和功能展示效果。為了提高農(nóng)機的展示效果，可以構建人－機和人－人的互動虛擬交流環(huán)境，并利用可視化系統(tǒng)將農(nóng)機的外觀、功能和零部件等展示出來，其流程框架如圖1所示。在農(nóng)機展示時，可利用虛擬仿真軟件建立農(nóng)機零部件的三維模型，并對零部件的模型進行虛擬裝配，最后將整機展示出來。為了展示出較好的外觀效果，可采用各種虛擬裝修裝飾功能，對外觀進行藝術裝飾。在農(nóng)機展示過程中，還可采用交流交互的方式，使客戶和設計者可以進行修改意見的交流，從而使設計更加完美，滿足客戶的要求，實現(xiàn)個性化定制。

2基于虛擬仿真技術的農(nóng)機展示系統(tǒng)構建

近年來，各種仿真軟件被應用到虛擬可視化系統(tǒng)的設計上，包括三維建模軟件、場景創(chuàng)設軟件及網(wǎng)絡化3D軟件等，虛擬仿真展示系統(tǒng)也可以應用到農(nóng)機產(chǎn)品的展示上。農(nóng)機展示系統(tǒng)可以通過對產(chǎn)品的展示，讓需求客戶更加真實地體驗農(nóng)機新產(chǎn)品，也可以促進客戶和農(nóng)機之間、客戶和設計者的交流交互，提升農(nóng)機的設計效果。農(nóng)機展示系統(tǒng)由3部分組成，包括三維模型創(chuàng)建模塊、展示模塊、Web環(huán)境支持模塊，其框架如圖2所示。展示系統(tǒng)主要由3部分模塊組成:模型制作主要采用3DsMAX，制作出模塊后可以利用展示系統(tǒng)Uni-ty3D將fbx文件轉換為動態(tài)格式文件;展示模塊主要采用Unity3D設計展示界面和展示環(huán)境，最后通過軟件的打包制作成一個可以實現(xiàn)動態(tài)加載的WebPlayer展示的插件;Web支撐環(huán)境主要是對開發(fā)打包的WebPlayer插件和HTML頁面進行解釋，實現(xiàn)網(wǎng)絡化在線展示。展示系統(tǒng)構建流程如圖3所示。3DsMAX軟件是一款三維動畫渲染和制作軟件，主要應用在影視、工業(yè)設計、建筑設計和三維動畫等領域，采用該軟件可以設計出真實的農(nóng)機展示效果。Unity3D是一個多平臺的游戲開發(fā)工具，具有強大的可視化編輯器，腳本采用了Java、C#、Boo等語言，可以快速地制作信息可視化等互動內容。在農(nóng)機展示過程中，為了保證圖像的清晰度，保證交互過程的流暢性，可以在系統(tǒng)設計時引入一些圖像處理算法。如圖4(a)所示:在理想條件下圖像的邊緣是非常清晰的，但在實際的虛擬環(huán)境中，農(nóng)機展示圖像往往存在模糊的情況，其效果如圖4(b)所示。其邊界存在一個過渡區(qū)，灰度的變化率存在一個最大值，因此可以采用微分的方法對圖像邊緣進行檢測和提取，得到清晰的農(nóng)機展示圖像。圖像函數(shù)f(x，y)在點(x，y)的梯度是一個矢量，該矢量具有大小和方向，即"f(x，y)=Gx，Gy[]T=?f?x，?f?y[](1)其中，"f(x，y)的幅度為mag("f)=g(x，y)=?2f?2x+?2f?2?y(2)方向角為?(x，y)=arctan?f?y/?f?x(3)根據(jù)這種原理，人們提出了很多邊緣檢測的算法。其中，Log算法的精度較高，可以用來對圖像進行處理。Log算法采用高斯函數(shù)進行濾波，高斯型函數(shù)形式為h(r)=－e－(r2/2σ2)，r2=x2+y2(4)其中，σ表示標準差，h的拉普拉斯算子為"2h(r)=r2－σ2σ4[]e－(r2/2σ2)(5)利用圖像邊緣提取技術可以對模糊圖像的特征進行提取，再將模糊圖像恢復成清晰的圖像，這樣農(nóng)機展示系統(tǒng)展示出來的農(nóng)機更加生動形象，提高農(nóng)機外觀表達的藝術效果。采用圖像處理技術對展示系統(tǒng)進行優(yōu)化，流程如圖5所示。在農(nóng)機產(chǎn)品完成初步設計和制作后，對其產(chǎn)品進行圖像采集，為了提高圖像的展示效果，需要對圖像進行處理，以得到清晰的圖像效果。在圖像處理時可以采用反饋機制，通過設置圖像清晰度的閾值，若圖像未達到要求清晰度時不進行展示，從而提升系統(tǒng)的展示效果。

3農(nóng)機展示交互可視化系統(tǒng)功能設計

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機的處理速度越來越快，存儲容量也越來越大，各種虛擬仿真軟件被設計出來，為虛擬展示系統(tǒng)的構建提供了硬件和軟件條件。采用圖像處理和三維建模技術，利用仿真軟件和Web3D技術可以構建農(nóng)機的虛擬展示可視化系統(tǒng)，在系統(tǒng)構建時主要考慮3個方面的功能，包括農(nóng)機的藝術展示、農(nóng)機作業(yè)功能展示及農(nóng)機零部件的虛擬展示。在農(nóng)機的整機外觀和模型展示時(見圖6)，為了提高農(nóng)機的色彩和外型效果，可以采用環(huán)境設計的方法對農(nóng)機的外觀藝術效果進行裝飾，得到較好的視覺沖擊系統(tǒng)，將農(nóng)機外形和色彩表細節(jié)有效地表達出來。在農(nóng)機展示過程中，需求客戶也可以根據(jù)農(nóng)機的外觀展示效果提出修改意見，與設計師溝通交流，提升農(nóng)機的外觀設計效果。如圖7所示:利用3DsMAX軟件可以創(chuàng)建農(nóng)機的三維模型，然后利用Unity3D軟件進行動畫解析后，利用Web3D到網(wǎng)絡系統(tǒng)上，實現(xiàn)農(nóng)機作業(yè)功能的可視化展示。農(nóng)機作業(yè)功能的動畫展示可以使農(nóng)機需求客戶更加直觀地了解農(nóng)機的作業(yè)功能和水平，根據(jù)用戶的實際需求也可以提出改進意見，從而實現(xiàn)農(nóng)機的個性化設計。如圖8所示:農(nóng)機展示系統(tǒng)的另一個非常重要的功能是零部件和虛擬裝配的展示，通過零部件和虛擬裝配展示需求客戶可以充分地了解農(nóng)機的構造，并對農(nóng)機的設計進一步提出一些要求，設計師之間及設計師和需求客戶之間可實現(xiàn)交流交互，從而實現(xiàn)農(nóng)機的優(yōu)化設計，對于提升農(nóng)機的設計制造效率和水平具有重要的作用。

4結論

在農(nóng)機生產(chǎn)前，為了使消費者更真實地了解農(nóng)機的外觀、性能和結構特性，將基于虛擬仿真的交互展示技術引入到了農(nóng)機展示系統(tǒng)的設計上，并利用3DsMAX軟件創(chuàng)建了農(nóng)機的三維模型;將模型在Unity3D軟件中動態(tài)解析后，利用Web3D實現(xiàn)了網(wǎng)絡化在線展示。通過農(nóng)機的虛擬三維交互性展示，需求客戶可以真實地感受農(nóng)機產(chǎn)品的外觀、性能和零部件結構等，對提升農(nóng)機的設計質量和銷售水平具有重要的意義。

作者:寧? 單位:馬來西亞馬來亞大學 廣西藝術學院