論文關鍵詞 ：虛擬現實 虛擬場景 VRML 農田 互動
論文摘要：介紹了構建互動式農田虛擬現實場景的關鍵技術 ，利用VRML技術設計了互動式農田虛擬現實的場景原型，詳述了模型開發過程中的建模 、轉換 、裝飾和互動等關鍵技術。使用者可以直接與農田虛擬現實場景中的農作物 地塊和道路等事物互動，產生身臨其境的效果，從而使使用者在虛擬空間中得到與自然世界同樣的感受，併為裝備的虛擬試驗提供了介面和場景空間。
0 引言
眾所周知，大田糧食作物的生產具有明顯的季節性特徵。新的農業裝備研製開發出來後，如果沒有正好趕到使用的季節，研究者就很有可能需要等到下一季才能夠實地試驗檢測裝備的各項指標，而且很有可能在實地試驗後需要對農業裝備做進一步的改進，因此可能要再等到下一季才能夠安排測試。這樣的情形長期以來一直制約著農業裝備的研發速度和週期，嚴重妨礙了國家農業裝備的更新換代和創新水平的提升。隨著軟硬體技術的飛速發展和光機電液一體化技術的巨大進步，開發全天候、高度模擬真實大田作業環境和農作物長勢的、可以完全替代季節性田間試驗的農田虛擬場景及其農業裝備虛擬試驗系統，受到了國內外學者的廣泛重視和研究。在車輛和部分農業裝備的室內試驗中，基於虛擬場景的虛擬試驗研究 已取得 了良好的效果。
美國MDI公司開發的ADAMS軟體是構造產品虛擬原型的一個很好的平臺，利用其中的 CAR模組 ，工程師可以快速建造高精度的整車虛擬樣機 (包括車身、懸架、傳動系統、發動機、轉 向機構和制動系統等)，並進行模擬，通過高速動畫直觀地顯示在各種試驗工況下整車動力學響應，輸出標誌操縱穩定性、制動性、乘坐舒適性和安全性的特徵引數 ，從而減少對樣 機 的依賴。VTL(Virtual Test Lab)系統 是由美國 MTS(Mechanical Test System)公司研製的虛擬試驗系統，該系統在產品或部件上安裝虛擬感測器並將虛擬原型安裝在不同的試驗環境中，一旦虛擬模型確定 ，可以反覆進行試驗，並根據虛擬試驗結果對設計進行反覆修改，從而獲得最佳設計方案。
就國內來講，吉林大學汽車動態模擬國家重點實驗室對汽車防抱制動系統(ABS)混合模擬試驗檯進行了系統分析 ；喬彬和李尚萍等對甘蔗收穫智慧收穫系統虛擬試驗平臺進行了研究；王鳴和劉喜昂等研究了基於 VRML的虛擬試驗系統；趙明和劉春光等開展了VRML在電傳動裝甲車輛虛擬試驗 中的應用研究；周鵬等對潛土逆轉旋耕刀的重構及拋土問題進行了虛擬試驗的研究；陸林等開展了基於 ADAMS的油菜收割機清選裝置模擬與試驗研究，利用虛擬樣機軟體 ADAMS對收割機的清選裝置進行三維實體建模在此基礎上對清選裝置進行了清選過程模擬和虛擬試驗。關於虛擬 場景 的建立 ，國內眾 多研究者就VRML技術在遠端、道路、環境三維漫遊和互動式裝置虛擬裝配等方面的應用問題展開了廣泛 的研究。結合農業裝備虛擬試驗的需要，本文就互動式農田三維虛擬場景構建的關鍵技術與過程進行研究。
1 VRML簡介
虛擬 建模 語 言 VRML(Virtual Reality ModelingLanguage)是最近幾年才興起的一門新型，它可以通過建立一個虛擬場景而達到現實中的效果。VRML支援三維動畫，其實時互動功能大大克服了原來網際網路上單調和互動性較差的弱點，從而建立一個全新 的可進入和可參與的三維立體虛擬現實世界。
VRML是一種描述語言標準，規定了用來描述三維場景的文字描述語言，它的基本原理包括 ：文字描述、遠端傳輸和本地計算生成。VRML描述的虛擬場景由多種場景物件構成 ，物件及其屬性用節點(node) 描述，節點按照一定規則構成場景圖(SceneGraph)。場景圖中的一類節點用於從視覺和聽覺角度表現物件，它們按照層次體系組織起來，反映了場景的空間結構；另一類節點參與事件產生和路由機制，形成路由圖(RouteGraph)，確定場景隨時問的推移如何動態變化。因此，VRML是以節點和事件路由為基本組成要素，來描述三維物件和互動行為，經過瀏覽器解釋執行後，使用者就可感受到一個有聲有色的虛擬世界。
VRML虛擬現實建模語言用來建立逼真的三維虛擬場景 。它改變 了網路上2D畫面的狀態，並能實現3D動畫效果 ，特別是改變了當前網路與使用者互動的侷限性，使得人機互動更加方便與靈活，使虛擬世界的真實性 、互動性 和 動態性得到了更充分的體現。在VRML建立的虛擬場景中，使用者可以直接與場景中的事物互動，產生身臨其境的效果 ，從而使人在虛擬場景中得到與自然世界同樣的感受。