2 基于X3D的植物建模与可视化

　　基于 X3D的虚拟植物建模与可视化 。是一种基 于x3d虚 拟现实技术 ，植物形态结构几何描述的三维植物结构 模拟方 法 。该 方法 利用 仪器采 集植 物空 问数据，在计算机上三维建模语言编程调用空间数据来实现植物 三维模拟与再现 ，模拟植物在 三维空问中的生长发育过程 。虚拟植物能够精 确地反 映现实植物 的形态结构 ，以可视化的方式反映植物 的形态结构规律。

　　2．1 虚拟植物建模与可视化开发的基本原理

　　要建立虚拟植物，首先要建立基本 的三维植物结构模型。一个完整的虚拟植物实体对象一般包含叶 、茎 、花 、根等几个主要结构部分 以及一些相关 的辅助设施 ，这些基本模型的制作采用现有较成熟的三维设计软件 X3D—Edit。虚拟植物除 了能实现植物的三维可视 化外 ，其 另一个重要的功 能就是 通过 Script编程 、API编程或其它技术能实现虚拟植物专题信息的展示和反馈。甚至实现一定 的分析功能 ．协助农业相关部门进行植物信息收集与反馈。这对植物的研究是极为有利的，为他们提供了极大的方便。因而可以将虚拟植物定义为以下形式 ：

　　虚拟植物=三维植物模型+专题信息展示功能+信息反馈功能+分析功能。实现步骤 如图 2。

　　2．2 基于X3D植物形态结构模型的建立与可视化

　　2.2．1  三维结构建模方法  利用 X3D创建虚拟植物，生成三维模型的方法大致如下 ：

　　(1)利用 X3D节点直接编写程序 。对于植物都具有根 、茎 、叶三个主要部 分 ，叶子这种 复杂 的造型可以采用挤压节点一Extrusion来实现。具体语句结构可参考有关文献。但仅仅根据 X3D语法构造准确的三维空间模型是很困难的，对于复杂模型的构造和修改就 比较不方便。

　　(2)除了使用节点直接编程之外，还要考虑使用其它辅助建模软件创建模型。由于一些结构和外形的复杂性，直接用 X3D建模比较困难，可以利用第 三方的造型软件来建模．然后通过相应的接口导出X3D文件，最后编辑 X3D 源程序 的相关部分来实现。通常的做法是，利用 AutoCAD建立复杂模型后，如果希望有更好的效果，可以输入到 3DMAX 中赋予材质、色彩建立光照效果、合成，最后转成 X3D文件 ，插入到虚拟环境 中。

　　2．2．2 交互编程方式在建模过程中．X3D 中常用的编程方式主要有以下二种 ：

　　(1)用 X3D中的Script节点编程。Script节点可以帮助 X3D完成复杂的交互过程．它有以下4个作用：可感应环境的变化及用户的操作：从其它节点接收事件并进行一些处理；内部 的程序块可完成一些计算工作；通过发送事件使外界产生相应的变化。Scrip节点可以像其它的X3D节点一样放置在场景中的任何地方，可以重命名，可以从它那里移走事件，也可以把事件传给它。这是最常用的编程方法，目前用的较多的描述性语言是 JavaScript和 VRMI_Script。目前大多X3D浏览器都支持JavaScript编程．而支持VRMLSeript编程的浏览器主要是 BS Contact Player。

　　(2)通过 X3D的外部编程接口API进行编程。这种编程方式允许虚拟场景与其它对象沟通，因而可以实现虚拟场景与其它对象的结合，达到令人满意的效果。