CN109410343A - 一种基于虚拟现实的生物实验方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及虚拟现实仿真领域，公开了一种基于虚拟现实的生物实验方法及系统，通过获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据；获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。本发明实现了虚拟现实生物实验样本的生成，并更多的模拟了现实样本的各种特效，仿真模拟效果逼真，实验结果可信度高。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实仿真领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的生物实验方法及系统。
背景技术
当人们对自然界生物的成长过程进行了解时，需要从孕育到成熟的过程进行观察，但是这种观察时间极为漫长，且在观察过程中无法保证该生物一直存活，一旦其死亡，整个观察便会前功尽弃，需要对另一种同样的生物或标本进行重新观察，极度消耗人力和物力，观察效率大大降低。现有技术中，进行一系列生物实验需要准备实验条件及实验标本，往往进行一次实验前的准备费时费力，另外，生物实验的实验条件是最难满足的，例如温度、湿度、无菌等环境要求。
发明内容
本发明提供一种基于虚拟现实的生物实验方法及系统，解决现有技术中进行难以满足，导致实验无法进行
的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于虚拟现实的生物实验方法，包括：
获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据，其中，所述几何特征为3DS或DXF三维模型数据；
获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；
获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；
根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。
一种基于虚拟现实的生物实验系统，包括：
第一获取模块，用于获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据，其中，所述几何特征为3DS或DXF三维模型数据；
第二获取模块，用于获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；
第三获取模块，用于获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；
模型生成模块，用于根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。
本发明提供一种基于虚拟现实的生物实验方法及系统，通过获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据；获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。本发明实现了虚拟现实生物实验样本的生成，并更多的模拟了现实样本的各种特效，仿真模拟效果逼真，实验结果可信度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种基于虚拟现实的生物实验方法流程图；
图2为本发明实施例的一种基于虚拟现实的生物实验系统结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例中提供了一种基于虚拟现实的生物实验方法，如图1，所示包括：
步骤101、获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据；
其中，所述几何特征为3DS或DXF三维模型数据；
步骤102、获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；
步骤103、获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；
步骤104、根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。
其中，所述3D图形引擎可以为Unity3的引擎。
步骤104可以分为两种情况，包括：
步骤104-1、当所述生物的类别为植物时，根据所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎生成植物生长发育模型；
步骤104-2、当所述生物的类别为动物时，根据所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎生成肢体结构建模以构建基本的形体和感知行为模型。
在数据处理上步骤104，还可以包括：
根据所述生物类别、所述环境模型生成时间序列数据，计算时间序列数据的形状结构以及行为状态数据，控制所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据基于所述时间序列数据计算生物生长过程数据，根据所述生物生长过程数据利用3D图形引擎生成某一时刻的三维结构以及生物行为特征。
步骤104之后，还可以包括：
步骤104-a、通过交互界面获取操作指令；
步骤104-b、接收所述操作指令，驱动3D图形引擎进行虚拟现实模型的移动及变换操作。
例如为实现步骤104-a和步骤104-b具体可以通过如下方式实现：
Unity3d实现界面中部的虚拟现实部分，并通过VC++的MFC框架程序编译完成一个Unity3d的播放器，使用该播放器打开、Unity3d程序，然后自定义用户控件，将播放器嵌入到C#程序中，形成图形界面。
C#向Unity3d传递消息分为三部分，第一部分是C#向播放器传递消息。这部分的消息传递使用共享内存的方式，首先在C#中定义COPYDATASTRUCT结构体，使用WINAPI的发送函数向播放器传递带有参数的消息。第二部分是播放器向Unity3d传递消息，播放器中自定义函数向Unity3d程序中的指定物体发送带参数的消息。第三部分是Unity3d程序接收消息并作相应处理，Unity3d使用定义的函数接收消息及获取消息参数。
Unity3d向C#传递消息使用共享内存的方式分为两部分，第一部分Unity3d向外发送消息，通过VC++程序调用Unity3d的SDK实现Unity3d向外发送消息，在Unity3d程序中调用程序发送消息。第二部分是C#接收消息并作相应处理.在C#中定义COPYDATASTRUCT结构体，然后定义函数接收消息，如果消息的消息ID号匹配，则将消息转换成COPYDATASTRUCT结构体类型，并从该结构体变量中提取消息信息，根据不同的消息执行不同的操作。
本发明提供一种基于虚拟现实的生物实验方法，通过获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据；获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。本发明实现了虚拟现实生物实验样本的生成，并更多的模拟了现实样本的各种特效，仿真模拟效果逼真，实验结果可信度高。
本发明实施例中还提供了一种基于虚拟现实的生物实验系统，如图2所示，包括：
第一获取模块210，用于获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据，其中，所述几何特征为3DS或DXF三维模型数据；
第二获取模块220，用于获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；
第三获取模块230，用于获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；
模型生成模块240，用于根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。
其中，所述模型生成模块240包括：
第一生成单元241，用于当所述生物的类别为植物时，根据所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎生成植物生长发育模型；
第二生成单元242，用于当所述生物的类别为动物时，根据所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎生成肢体结构建模以构建基本的形体和感知行为模型。
所述模型生成模块240具体用于根据所述生物类别、所述环境模型生成时间序列数据，计算时间序列数据的形状结构以及行为状态数据，控制所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据基于所述时间序列数据计算生物生长过程数据，根据所述生物生长过程数据利用3D图形引擎生成某一时刻的三维结构以及生物行为特征。
该系统还可以包括交互模块250，所述交互模块250，用于通过交互界面获取操作指令；接收所述操作指令，驱动3D图形引擎进行虚拟现实模型的移动及变换操作。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种基于虚拟现实的生物实验方法，其特征在于，包括：
获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据，其中，所述几何特征为3DS或DXF三维模型数据；
获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；
获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；
根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的生物实验方法，其特征在于，所述根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型的步骤，包括：
当所述生物的类别为植物时，根据所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎生成植物生长发育模型；
当所述生物的类别为动物时，根据所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎生成肢体结构建模以构建基本的形体和感知行为模型。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的生物实验方法，其特征在于，所述根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型的步骤，包括：
根据所述生物类别、所述环境模型生成时间序列数据，计算时间序列数据的形状结构以及行为状态数据，控制所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据基于所述时间序列数据计算生物生长过程数据，根据所述生物生长过程数据利用3D图形引擎生成某一时刻的三维结构以及生物行为特征。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的生物实验方法，其特征在于，所述根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型的步骤之后，包括：
通过交互界面获取操作指令；
接收所述操作指令，驱动3D图形引擎进行虚拟现实模型的移动及变换操作。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的生物实验方法，其特征在于，所述3D图形引擎为Unity3的引擎。
6.一种基于虚拟现实的生物实验系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取生物的几何特征数据和实验初始化结构数据，以生成生物结构模型数据，其中，所述几何特征为3DS或DXF三维模型数据；
第二获取模块，用于获取生物行为特征及生物生长特征，以生成生物感知模型数据；
第三获取模块，用于获取实验设置的光照、水、温度、风力、土壤参数，以生成环境模型；
模型生成模块，用于根据生物类别、所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎动态合成生物的虚拟现实模型。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实的生物实验系统，其特征在于，所述模型生成模块，包括：
第一生成单元，用于当所述生物的类别为植物时，根据所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎生成植物生长发育模型；
第二生成单元，用于当所述生物的类别为动物时，根据所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据和所述环境模型，利用3D图形引擎生成肢体结构建模以构建基本的形体和感知行为模型。
8.根据权利要求7所述的基于虚拟现实的生物实验系统，其特征在于，所述模型生成模块具体用于根据所述生物类别、所述环境模型生成时间序列数据，计算时间序列数据的形状结构以及行为状态数据，控制所述生物结构模型数据、所述生物感知模型数据基于所述时间序列数据计算生物生长过程数据，根据所述生物生长过程数据利用3D图形引擎生成某一时刻的三维结构以及生物行为特征。
9.根据权利要求6所述的基于虚拟现实的生物实验系统，其特征在于，还包括交互模块，所述交互模块，用于通过交互界面获取操作指令；接收所述操作指令，驱动3D图形引擎进行虚拟现实模型的移动及变换操作。
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|---|---|
| CN (1) | CN109410343A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101894388A (zh) * | 2010-06-21 | 2010-11-24 | 重庆大学 | 虚拟植物生长的展示方法 |
| CN102254344A (zh) * | 2011-06-29 | 2011-11-23 | 浙江工业大学 | 一种交互式虚拟植物动态可视化方法 |
| CN103745497A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-04-23 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 植物生长建模方法和系统 |
| CN106097424A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-11-09 | 中国农业大学 | 一种农业生态场景的可视化方法及装置 |
| CN107170041A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-09-15 | 武汉光驰教育科技股份有限公司 | 一种共享式实验室虚拟仿真方法和系统 |
| CN107329984A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-11-07 | 中国农业大学 | 基于虚拟现实技术的农业文化遗产模拟方法及系统 |
| CN107491127A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-19 | 中国农业大学 | 一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法 |
| WO2018140839A1 (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | Ohuku Llc | Method and system for simulating, predicting, interpreting, comparing, or visualizing complex data |
-
2018
- 2018-09-30 CN CN201811156916.0A patent/CN109410343A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101894388A (zh) * | 2010-06-21 | 2010-11-24 | 重庆大学 | 虚拟植物生长的展示方法 |
| CN102254344A (zh) * | 2011-06-29 | 2011-11-23 | 浙江工业大学 | 一种交互式虚拟植物动态可视化方法 |
| CN103745497A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-04-23 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 植物生长建模方法和系统 |
| CN106097424A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-11-09 | 中国农业大学 | 一种农业生态场景的可视化方法及装置 |
| WO2018140839A1 (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | Ohuku Llc | Method and system for simulating, predicting, interpreting, comparing, or visualizing complex data |
| CN107329984A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-11-07 | 中国农业大学 | 基于虚拟现实技术的农业文化遗产模拟方法及系统 |
| CN107170041A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-09-15 | 武汉光驰教育科技股份有限公司 | 一种共享式实验室虚拟仿真方法和系统 |
| CN107491127A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-19 | 中国农业大学 | 一种基于虚拟现实的种植环境控制系统和方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| CSDN_CJT, Retrieved from the Internet <URL:https://blog.csdn.net/csdn_cjt/article/details/50832750> * |
| 耿杰, 李春梅, 吴尚君: "大跨建筑结构CAD系统的开发", 辽宁工学院学报, no. 01 * |
| 陈少成;: "基于Windows消息的Matlab与C++实时通讯方法", 工业控制计算机, no. 05 * |
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