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硕士论文-基于VRML的蝴蝶兰虚拟再现系统的建立，共111页，57630字
摘要
虚拟植物(Virtual Plants)是以虚拟现实(Virtual Reality)技术为依托，利用计
算机模拟植物在三维空间中的生长发育状况的一项新技术。随着虚拟现实技术与互联
网技术的逐渐结合，从小型的的虚拟产品到大型的虚拟建筑园区都在网上得到了很好
的展示和应用，也促进了相关行业的实际发展。尽管人们对网络虚拟植物也有同样的
渴求，虚拟植物技术却并未因此在互联网上得到很好的发展。
本文选择蝴蝶兰为研究对象，选用 VRML 这种基于网络的虚拟现实技术对蝴蝶兰的
生长发育及栽培养护等过程进行表达研究，以求丰富网络三维世界中的虚拟植物资源，
同时为网络教学和课堂教学开拓一个新的视点。
本文首先使用 VRML 的多个造型节点对蝴蝶兰植株的各个部分进行了三维建模，并
与使用 3DSMAX 创建蝴蝶兰模型、生成的文件量及模型的后期应用问题进行了比较与说
明，而且针对 VRML 的植物建模进行了规律性的总结；模型完成后，分别介绍了使用
VRML 的外观节点和材质编辑器设置材质和帖图的方法；在生长动画的添加工作中，使
用了 VRML 中的动画控制节点将蝴蝶兰从小苗到开花结束的全过程以动画的形式表达
了出来；本文还分别构建了蝴蝶兰生长发育、授粉与结果、花卉组合以及栽培养护要
点共四个虚拟场景，并在各个场景中添加了动画和设置了交互控制，同时还设置了各
场景间的相互链接，以便于场景间的跳转；在蝴蝶兰的整个虚拟再现系统创建完成后，
本文根据网上传播的需要设计并制作了虚拟蝴蝶兰演示网站，并把创建的虚拟场景嵌
入到网页中，经多次测试与调整之后进行了网站的发布。最后，对研究结论和本文创
新点进行了总结，并对以后的研究工作进行了展望。
关键词：虚拟植物、虚拟现实、互联网、VRML、蝴蝶兰、虚拟再现系统
目 录
摘要......Ⅰ
Abstract..............Ⅱ
前言........1
1. 问题的提出......1
2. 课题的研究背景现状和意义........2
2.1 虚拟植物研究背景与现状..........2
2.2 研究意义........5
3. 本文主要内容与技术路线............8
3.1 主要内容........8
3.2 技术路线........8
VRML 技术简介 ..............10
1. VRML 语言 ....10
1.1 VRML 语言的发展 .....10
1.2 VRML 文件体系 .........10
1.3 VRML 空间坐标和计量单位 ....14
2. VRML 开发工具和浏览器 ..........15
2.1 开发工具......15
2.2 浏览器..........15
3. 本章小结........17
研究内容.............18
1. 创建蝴蝶兰三维模型...18
1.1 蝴蝶兰结构分析和数据测量....18
1.1.1 结构分析...18
1.1.2 数据测量...19
1.2 基于 VRML 的蝴蝶兰的建模 ..20
1.2.1 根(Root)的建模 .......20
1.2.2 叶(Leaf)的建模........24
1.2.3 花梗(Stem)建模 .......26
1.2.4 花柄(Stalk)建模 .......27
1.2.5 花(Flower)的建模....28
1.3 VRML 与 3DSMAX 建模比较及植物建模规律总结 ...........35
1.3.1 VRML 与 3DSMAX 建模比较 ..............35
1.3.2 基于 VRML 的植物建模规律总结 ......38
1.4 本章小结......39
2. 蝴蝶兰的材质设置及帖图使用..40
2.1 用 Material 节点指定空间造型材料 .......40
2.1.1 Material 节点简介 ....40
2.1.2 使用 MaterialEditor 编辑材质 ..............42
2.2 用 Texture 节点为模型指定表面贴图.....43
2.2.1 Texture 节点简介......43
2.2.2 蝴蝶兰花色贴图的使用.........46
2.3 在 TextureTransform 中调整贴图坐标 ....47
2.4 本章小结......48
3. VRML 中添加生长动画 ..............49
3.1 生长动画设计.............49
3.2 添加生长动画.............49
3.2.1 根的生长动画..........50
3.2.2 叶的生长动画..........53
3.2.3 花梗的生长动画......54
3.2.4 花朵的开放及跟随花梗生长.56
3.3 本章小结......57
4. 多个虚拟场景的构建...59
4.1 主场景的构建.............59
4.1.1 按钮的设计..............60
4.1.2 植株的旋转控制......64
4.1.3 植株的生长控制......65
4.1.4 花朵的变色控制......65
4.1.5 与二级场景的链接..68
4.1.6 背景设置与声音的添加和控制............69
4.2 授粉与结果场景的构建............70
4.2.1 花朵结构说明控制..70
4.2.2 授粉与结果动画控制.............71
4.2.3 花朵的旋转..............74
4.2.4 声音的添加与返回主场景.....74
4.3 花卉组合场景的构建.75
4.3.1 用透明贴图代替模型.............75
4.3.2 自由拖动和组合......76
4.3.3 场景重置...77
4.3.4 声音的添加与返回主场景.....78
4.4 栽培养护场景.............78
4.4.1 用 Script 接口变换场景内容 .78
4.4.2 栽培养护动画设计..80
4.4.3 添加场景背景..........85
4.4.4 声音的添加与返回主场景.....86
4.5 本章小结......86
5. 网站设计与制作...........88
5.1 网站的规划设计.........88
5.2 网站发布......89
5.3 本章小结......91
结论与展望.........92
1. 研究结论........92
2. 创新点............92
3. 研究展望........93
参考文献.............94
致谢......98