虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)展示系統(tǒng)的構(gòu)建方法

張燦

摘要：本文詳細(xì)的分析了現(xiàn)有的各種先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)展示系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，希望能夠進(jìn)一步地對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的中藥材體系進(jìn)行進(jìn)一步的完善，通過(guò)這種方法來(lái)進(jìn)一步的提高資源和信息的使用效率，從而提高我國(guó)中藥材的管理水平。

關(guān)鍵詞： 虛擬數(shù)字化 中藥材 3D模型庫(kù) 展示系統(tǒng) 構(gòu)建方法

本文所述的虛擬現(xiàn)實(shí)化的系統(tǒng)有著非常重要的意義，它能夠?qū)崿F(xiàn)資源和信息大范圍的共享，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)甚至可能會(huì)將藥材的各種生產(chǎn)環(huán)境以及特性更好的展現(xiàn)出來(lái)，將藥材的各種特性最終在電腦屏幕上顯示出來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中還能夠進(jìn)一步的改變藥材生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、光照等各種不同的因素，甚至還可以將藥材的各種微觀結(jié)構(gòu)與藥材更好地結(jié)合起來(lái)。

1虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)展示系統(tǒng)的構(gòu)建意義

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)記載的中藥材有很多種，在這些藥材中植物藥材占據(jù)很大的部分，其它一些民間的藥材也有很多。中藥材的品類(lèi)非常多，而且不同種類(lèi)的中藥材的形狀差異非常大，在對(duì)中藥材進(jìn)行管理的過(guò)程中很多問(wèn)題都會(huì)顯示出來(lái)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是現(xiàn)有的信息技術(shù)的一個(gè)重要的分布，而且這個(gè)技術(shù)也是現(xiàn)有仿真技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展方向?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要作用是能夠?qū)F(xiàn)有的虛擬物體與現(xiàn)實(shí)的物體更好地結(jié)合起來(lái)，從而發(fā)掘現(xiàn)實(shí)物體的更多優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)現(xiàn)有中藥庫(kù)展示過(guò)程中的一些問(wèn)題進(jìn)行分析，最終發(fā)現(xiàn)將混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)更有利于系統(tǒng)的研發(fā)活動(dòng)。目前我國(guó)很多高校都已經(jīng)在中藥標(biāo)本館的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字化，進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)出各種虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)，構(gòu)建了一個(gè)更為完善的中藥材模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了中藥材標(biāo)本的資源共享。目前我國(guó)中藥教學(xué)的數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)能夠?yàn)楦咝５膶W(xué)生和社會(huì)群眾提供更好的研究標(biāo)本，與此同時(shí)，也能夠大力地宣傳各種中藥知識(shí)，提高社會(huì)公眾對(duì)于中藥的認(rèn)識(shí)程度，推動(dòng)我國(guó)中藥產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。

2虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)展示系統(tǒng)的構(gòu)建方法

2.1構(gòu)建完備的中藥材3D模型庫(kù)

虛擬中藥材主要就是在現(xiàn)有的各種技術(shù)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)與真實(shí)的藥材標(biāo)本進(jìn)行進(jìn)一步的匹配所構(gòu)建出的三維數(shù)字模型。這種新型的構(gòu)建方法能夠構(gòu)建出一個(gè)虛擬的藥材，這種虛擬的藥材不僅能夠更加直觀地體現(xiàn)出所需要藥材的顏色和形狀，與此同時(shí)也能夠直接的體現(xiàn)出藥材的各種物理特性，從而直接對(duì)中藥材的各種性質(zhì)進(jìn)行直接的表達(dá)。這種新型的展示方法能夠利用模型對(duì)中藥材進(jìn)行全方位的展示。本文主要是通過(guò)中藥材虛擬模擬3D建構(gòu)，對(duì)現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的虛構(gòu)。中藥材虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)更加有利于加深人們對(duì)于中藥材的理解。

虛擬化中藥材3D模擬庫(kù)的建構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面：首先第一個(gè)方面就是要建立一個(gè)更加完備的中藥材3D模型。其次，第二個(gè)方面就是要對(duì)中藥材的3D模型進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。第三個(gè)方面就是要建立一定的虛擬數(shù)字化中藥庫(kù)，目前中藥庫(kù)內(nèi)包含了很多種常見(jiàn)的中藥品種。這些不同類(lèi)型的中藥品種都有非常強(qiáng)的借鑒意義。近些年來(lái)，根據(jù)真實(shí)的中藥的形狀也建立了比較準(zhǔn)確的中藥材3D模型，更加完整的展現(xiàn)出中藥的性質(zhì)。在另一個(gè)方面，這種體系有利于中藥材的分類(lèi)，有利于對(duì)現(xiàn)有的中藥材的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的收集。

2.2構(gòu)建虛擬數(shù)字化中藥展廳

目前我國(guó)已經(jīng)建立了很多個(gè)中藥標(biāo)本館，而且經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)也有一定數(shù)量的中藥材3D模型庫(kù)，這些新建的數(shù)據(jù)庫(kù)和最新應(yīng)用的技術(shù)能夠?qū)ξ覈?guó)現(xiàn)有所存在的各種中藥材以及相應(yīng)的標(biāo)本進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)字化處理，使更多的人能夠在線的查詢(xún)不同種類(lèi)中藥材的作用并提供各種信息服務(wù)，這種制作方法能夠?qū)鹘y(tǒng)的中藥標(biāo)本進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)化，使越來(lái)越多的線上的網(wǎng)絡(luò)人能夠?qū)崟r(shí)地查詢(xún)到不同種類(lèi)的中藥材。這種方法結(jié)合了現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使中藥的查詢(xún)功能不僅局限于某一個(gè)地區(qū)，而是使越來(lái)越多的人能夠了解到中藥材的知識(shí)。使我國(guó)的中藥逐漸地走向世界、走向更加廣闊的天地。在此基礎(chǔ)之上，也有利于更大范圍的實(shí)現(xiàn)信息的互相溝通和交流，有利于對(duì)資源進(jìn)行共享。目前我國(guó)也有數(shù)字化的中藥庫(kù)構(gòu)建的虛擬展廳，這種展廳能夠進(jìn)行一定的模型構(gòu)建。這種新型的模型能夠和虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的配合。在虛擬展廳中必須要選取一些關(guān)鍵性的位置，特別是在展廳之內(nèi)必須要全方位的對(duì)各種中藥材進(jìn)行觀察和體驗(yàn)，選取一些比較有代表性、容易擺放的標(biāo)本來(lái)進(jìn)行展覽。而且在進(jìn)行展覽的過(guò)程中還要有錯(cuò)誤提示的功能，一旦觀看的人發(fā)現(xiàn)哪個(gè)地方標(biāo)本擺放錯(cuò)誤以及標(biāo)本的介紹錯(cuò)誤就可以顯示出錯(cuò)提示，及時(shí)的對(duì)現(xiàn)有的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正。與此同時(shí)還可以在展覽的藥材下面擺放一定的語(yǔ)音或者字幕介紹，觀看展覽的人還可以通過(guò)控制的方法來(lái)進(jìn)一步的對(duì)虛擬空間內(nèi)的標(biāo)本進(jìn)行移動(dòng)和擺放，通過(guò)這種方法來(lái)進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)虛擬展廳的選取。結(jié)合觀看的人的意見(jiàn)可以進(jìn)一步的對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)本的位置進(jìn)行重新的設(shè)置。與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔也要完整的配備，保證各種物質(zhì)能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中進(jìn)行操作，操作者能夠使用各種工具來(lái)搜索虛擬現(xiàn)實(shí)中的各種標(biāo)本，并對(duì)這些標(biāo)本進(jìn)行刪除和排序。還可以對(duì)這些標(biāo)本進(jìn)行一些顏色變化和亮度調(diào)整等一些基礎(chǔ)性的管理工作。但這些虛擬空間中還有一些菜單選項(xiàng)列表，擺放人還可以根據(jù)菜單選項(xiàng)列表選擇不同的類(lèi)別來(lái)進(jìn)行擺放，對(duì)不同種類(lèi)的中藥材進(jìn)行更換，保證中藥材的位置能夠更加科學(xué)合理的設(shè)置。

2.3構(gòu)建一個(gè)多功能的教學(xué)功能體系

目前我國(guó)很多中藥材的植物種類(lèi)非常繁多，而且不同類(lèi)型的中藥材的特征和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜。要想對(duì)這些中藥材進(jìn)行一個(gè)更加詳細(xì)的分析就必須首先要加深對(duì)于這些植物類(lèi)藥材的理解。中藥材3D模型庫(kù)的建立能夠進(jìn)一步的擴(kuò)展中藥材所具備的教學(xué)功能，使中藥材成為教學(xué)過(guò)程中不可缺少的一部分。目前中藥材的學(xué)習(xí)是很多不同類(lèi)的學(xué)科比如中藥學(xué)、中藥調(diào)劑學(xué)等技術(shù)性學(xué)科的教學(xué)必不可少的一部分。如果能夠?qū)⑻摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到中央教學(xué)領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅Ｖ匾囊饬x，它將有利于中藥教學(xué)的數(shù)字化教學(xué)，使學(xué)生更加直觀清晰地觀看到中藥的具體結(jié)構(gòu)和形式，更加符合社會(huì)的發(fā)展需求。而中藥材虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研發(fā)也能夠最大程度的降低教學(xué)過(guò)程中的各種資源的浪費(fèi)，減少教學(xué)過(guò)程中的危險(xiǎn)性，彌補(bǔ)現(xiàn)有我國(guó)教學(xué)材料存在的各種不足，這種新型的教學(xué)模式在實(shí)踐教學(xué)中有著重要的意義，有利于推動(dòng)我國(guó)中藥教學(xué)朝著更加多樣化的方向發(fā)展。

3虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)展示系統(tǒng)的作用

3.1有利于中藥虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)的研發(fā)

系統(tǒng)的研發(fā)主要包括以下幾個(gè)部分：首先第一個(gè)部分就是中藥的展示和鑒別，觀看者能夠依靠各種虛擬場(chǎng)景對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行建模，從而有利于提高對(duì)于不同類(lèi)型的中藥的鑒別能力。第二，有利于各種中藥的制作、混合的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的教學(xué)，觀看者能夠及時(shí)的學(xué)習(xí)這些制作方法并進(jìn)一步的對(duì)制作步驟進(jìn)行優(yōu)化。第三，有利于對(duì)中藥的鑒別和制作等現(xiàn)實(shí)的制作方法與虛擬制作場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)照。

3.2進(jìn)行虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

這個(gè)部分主要包括以下幾個(gè)方面：首先第一個(gè)設(shè)計(jì)的方面就是虛擬數(shù)字化現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本構(gòu)成。虛擬數(shù)字化系統(tǒng)的其中的一個(gè)重要的組成部分就是它的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，這部分直接影響所設(shè)計(jì)的模型庫(kù)的質(zhì)量。其次，虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)展示系統(tǒng)也是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)部分。

3.3利用各種器材來(lái)獲取中藥材的紋理圖像

這個(gè)技術(shù)的主要核心技術(shù)包括了對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行模型的構(gòu)建過(guò)程。這個(gè)過(guò)程主要包括了首先對(duì)三維數(shù)據(jù)紋理進(jìn)行掃描，并對(duì)現(xiàn)有的初始化模型進(jìn)行處理，采用一個(gè)反向的建?；A(chǔ)來(lái)對(duì)現(xiàn)有的幾何造型進(jìn)行構(gòu)建。除此之外，還可以利用現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)各種中藥材標(biāo)本模型進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使模型和標(biāo)本能夠更加的與現(xiàn)實(shí)的中藥材相貼合，使最終所制作出的標(biāo)本和模型更加的符合實(shí)際情況。利用現(xiàn)有的先進(jìn)的儀器能夠在相同的條件下從不同的角度對(duì)中藥材表面的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加清晰的判斷，保證所獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。并在這些數(shù)據(jù)之內(nèi)選取一個(gè)更為合適的數(shù)據(jù)輸出點(diǎn)，選擇一些特征明確而且容易處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在處理的過(guò)程中，可以利用網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)手段進(jìn)行處理，準(zhǔn)確地計(jì)算出不同藥材的幾何模型，并將最終所獲取到的藥材的圖像用軟件進(jìn)行進(jìn)一步的加工和處理，并與實(shí)際的藥材圖像進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)這種方法來(lái)獲得藥材的模型。

4結(jié)束語(yǔ)

虛擬數(shù)字化中藥材3D模型庫(kù)展示系統(tǒng)能夠更加清晰的展示出實(shí)物的組織和特征，有利于觀看者達(dá)到真實(shí)的觀看感。這個(gè)系統(tǒng)也有利于提高現(xiàn)有中藥材的管理水準(zhǔn)，這個(gè)系統(tǒng)廣泛使用也有利于推動(dòng)我國(guó)中藥產(chǎn)業(yè)的大幅度發(fā)展，吸引更多的外來(lái)投資來(lái)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展。與此同時(shí)，此系統(tǒng)也有利于高校教學(xué)的應(yīng)用，學(xué)生能夠更加直觀的學(xué)習(xí)到重要的結(jié)構(gòu)和作用，對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。

基金項(xiàng)目：江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院2019年校級(jí)教學(xué)改革研究課題：“五維一體”共享式課程教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)與應(yīng)用推廣——以《3D模型制作》課程實(shí)施為例，編號(hào)：GYJY201903

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