云杉八齿小蠹ips typographus l. 虚拟模型构建方法研究

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1、云杉八齿小蠹IpstypographusL.虚拟模型构建方法研究王选遥长春师范大学传媒学院吉林长春130031王志明吉林农业大学农学院吉林长春130000史丽雯长春医学高等专科学校吉林长春130000【基金项目】2010年吉林省科技发展计划“落叶松人工病虫害可持续防治技术研究”（项目号：20100252）【文章】本文以云杉八齿小蠹IpstypographusLinnaeus为例，经标本选取，观察虫体整体形态，绘制整体结构草图，电子显微镜观察局部、得到局部数字图像，分别建立虫体每一部分的高精度细节。把模型每部分拼装在一起组成整体模

2、型，构建出了云杉八齿小蠹三维虚拟昆虫数字化模型。【关键词】三维虚拟数字模型；高精度可动画昆虫模型【Abstract】Thisarticletakesanexampleofconstructdigitalmodelofthebarkbeetle,IpstypographusL.Observingspecimenatthepre-production;Hand-draicroscope;generatingthelocaldetailpictures;usingthispicturesandsomesoftodeltheodelof

3、IpstypographusL..【Key8pt0pt;mso-layout-grid-align:none"class=MsoNormal>threedimensionalvirtualinsectdatamodel;High-ployanimatedmodelofinsect;0引言图3058智能应用IntelligenceApplication电子制作虚拟昆虫数据模型的构建可以全面获取昆虫的三维数据，保存昆虫的形态特征和结构信息。获取的数据信息有利于人类研究昆虫成果的积累，促进昆虫学科的发展。建立昆虫的高仿真的动画模型，不

4、但在昆虫分类学上具有重大意义，尚可在害虫防治、昆虫生态学、昆虫行为学等领域发挥重要作用。它还具有为影视、虚拟现实等领域服务的巨大商业价值。目前，国际上以基于二维图像的三维模型构建技术、数字三维扫描技术、互动式人工建模三种建模方法为主要模型生成方式。昆虫数字化模型在确保高还原度的同时，还需要让整个模型结构可用于动画、调整整体结构布局及最大优化计算机资源配给。这些是昆虫建模的难点。它要求建模人员应构建出昆虫身体的每一部分,在于后期手工调整到适于动画的高仿真模型。1材料与方法1.1材料与工具标本于2013年5月吉林省长白朝鲜族自治县衡

5、山林场。在现地采集到云杉八齿小蠹活体成虫后，置于75%乙醇内保存。用OLYMPUSSZX16体视显微镜和JSM-6510扫描电子显微镜观察、摄像。用AutodeskMaya2014、PixologicZbrush4建模。1.2方法云杉八齿小蠹的体积较小（体长＜0.5mm），用肉眼很难观察形态特征。所以，在建立虫体数据模型时，采用前期显微照像和三维扫描并用的方法，先产生低面数X格模型，中期手动对模型修改，后期绘制贴图材质，并手动生成与动画用的模型X格拓扑。前期观察标本时，抓住云杉八齿小蠹的整体形态特征，拍照并配合手绘草图。在观察中

6、，手动调整体视显微镜焦距，用不同放大倍率观察标本同一部位，拍照，得到数张不同倍率的图像。用电脑模糊计算方式将每张图像的模糊部分去掉，把每张图像中清晰的部分结合在一起，得到一张清晰的标本图像。应用这种方法可以得到所需的外部形态细节，为后期建立数字虚拟模型做好准备。上述方法适合观察虫体上的“中等”部位细节。对于虫体上更细小不易观察的部位，可再分解为小部分，之后在电镜下扫描观察。如分割后观察上颚、下唇、下颚、鞘翅、膜翅与背板连接部、前胸背板和1~8腹板等。通过“IMAGE数字成像系统”把所得到的数据，按需要合成电子图像。2结果与分析用

7、于构建云杉八齿小蠹数字模型的显微照片共计50张，前期绘制草图共20张。从模型最终完成的情况来看，这些材料可以满足云杉八齿小蠹三维虚拟模型建模。目前，构建数字模型的方法有管线生产和非线性制作两种。笔者在构建云杉八齿小蠹模型生产管线时，注意到以上两种制作模式中的缺点，予以修正。采取的制作管线基于非线性模型制作基础上，略有改动。2.1云杉八齿小蠹高模构建结合资料图片，用Autodesk的123DCatch构建模型。在Autodesk123DCatch中生成的模型为三角化镶嵌式模型。对其进行补洞、X格重构等自动计算就可以得到均匀的、可用

8、于增加模型细节的多边形构建小蠹模型草图。在本研究中，笔者把草图模型分割成触角，复眼，头，胸，腹，鞘翅和足。在建模过程中笔者应用了Alpha映射技术，应用从照片中采集到的刻点和瘤区部分，分别生成和用于模型上的Alpha灰度图。计算机会自动把灰度图转换成高度图（Hi