基于Flash的3D昆蟲標(biāo)本科普館的開發(fā)與建設(shè)

陳寅　胡碧晗　安夢琪　李夢薇　閆路娜

摘要：為了滿足公眾對昆蟲科學(xué)知識的需求，進一步完善提升數(shù)字化昆蟲標(biāo)本科普館的建設(shè)水平，以多年生物學(xué)實習(xí)教學(xué)累積的昆蟲標(biāo)本為實驗對象，綜合運用3D全景掃描攝影、Flash動畫和Dreamweaver網(wǎng)頁設(shè)計等技術(shù)，完成了對館藏的111種昆蟲實體標(biāo)本的3D動畫影像的制作，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合昆蟲的實景照片、文字信息等構(gòu)建一個3D昆蟲科普館。可實現(xiàn)昆蟲特征瀏覽、3D立體形態(tài)展示、地理分布等功能，為今后數(shù)字化昆蟲科普網(wǎng)站的建設(shè)提供重要參考。

關(guān)鍵詞：昆蟲標(biāo)本館;數(shù)字化;3D動畫;flash

中圖分類號：TP37 ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）13-0234-03

昆蟲是當(dāng)今地球上分布最廣、種類最多、數(shù)量最豐富的生物類群，它們不僅是生態(tài)系統(tǒng)中最重要的分解者，也為人類提供了許多食物、藥物和工、農(nóng)業(yè)原料，成為人類生存和發(fā)展依賴的基礎(chǔ)[1]。目前國內(nèi)關(guān)于昆蟲的網(wǎng)站雖然具有一定的數(shù)量且各具特點，國內(nèi)的數(shù)字化昆蟲館建設(shè)起步較晚。其中開展比較早并具有一定影響力的有：中國科學(xué)院動物研究所的動物主題數(shù)據(jù)庫（http：//www.zoology.csdb.cn/），該網(wǎng)具有相對專業(yè)的水準(zhǔn)，數(shù)據(jù)庫及檢索功能都很規(guī)范合理，特別適用于專業(yè)人士進行物種查詢[2]。國外比較重要的昆蟲網(wǎng)站有：insect image （wlqw.insectimages.org），KATYDID insect museum （wlqw.Insectmuseum. com）等，它們都是其各自博物館的官方網(wǎng)站[3]。這些網(wǎng)站不僅擁有大量清晰的圖片，而且都準(zhǔn)確地注明了相應(yīng)的昆蟲的學(xué)名及分類地位，可以使瀏覽者十分方便地查找到相應(yīng)的內(nèi)容。所以整合高校的生物資源進行昆蟲網(wǎng)站的建設(shè)，通過3D手段進行全方位細(xì)致的拍攝，建立一個較系統(tǒng)的昆蟲標(biāo)本網(wǎng)站，該網(wǎng)站通過標(biāo)本傳遞更多昆蟲信息，貼近高校生物教育以及達到公眾昆蟲科普的目的。昆蟲標(biāo)本是是國家的財富，是人們認(rèn)識昆蟲種類，了解其形態(tài)特征，開發(fā)利用昆蟲資源最直接、最重要的基本信息源。因此，加強昆蟲標(biāo)本館建設(shè)不僅有利于昆蟲學(xué)科的發(fā)展，研究和保護地球物種遺傳多樣性的重要手段[4]，也是為科普行業(yè)增加一份力量。

1網(wǎng)站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及構(gòu)建方法

1.1設(shè)計方案

通過多年生物學(xué)實習(xí)教學(xué)累積的昆蟲標(biāo)本，運用3D全景掃描攝影和Flash動畫制作技術(shù)，進行全方位影像記錄，同時結(jié)合文獻記載的昆蟲的形態(tài)特征、生活習(xí)性、分布區(qū)域等信息，來構(gòu)建一個基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化3D昆蟲標(biāo)本館。

該系統(tǒng)是基于Web技術(shù)開發(fā)的昆蟲相關(guān)知識的科普網(wǎng)站，在開發(fā)過程中使用Windows操作系統(tǒng)作為開發(fā)和調(diào)試環(huán)境，在Windows系統(tǒng)的云服務(wù)器中存放數(shù)據(jù)源。網(wǎng)站按照其功能分為昆蟲專區(qū)、物種詳解、服務(wù)管理等三大模塊，其網(wǎng)站整體系統(tǒng)框架及功能模塊如圖1所示。開發(fā)過程中前端網(wǎng)頁使用JQuery、CSS和JavaScript等技術(shù)進行開發(fā)。

1.2 構(gòu)建方案

1.2.1 標(biāo)本來源與錄入

標(biāo)本主要來源于河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院標(biāo)本館。

首先對標(biāo)本館內(nèi)標(biāo)本進行統(tǒng)計，分類，共分得8類，111種。再選取保存完好的標(biāo)本進行拍攝，運用3D全景掃描攝影和Flash制作技術(shù)，進行全方位影像記錄，輸出flash動畫。同時結(jié)合文獻記載的昆蟲的形態(tài)特征、生活習(xí)性、分布區(qū)域等信息制作一個昆蟲物種的專屬頁面。本研究使用的是廣州盈商電子科技有限公司開發(fā)的智能化360度產(chǎn)品拍攝設(shè)備——3D自動成像系統(tǒng)，具有拍攝快，成像清晰，輸出格式多等特點[5]。其依靠底部轉(zhuǎn)盤和一個固定的相機拍攝，采用圖片分段加載技術(shù)，加載迅速。可輸出FLASH、HTML、GIF、AVI等多種格式，適用于安卓、蘋果、Windows等平臺，是制作產(chǎn)品3D動畫圖像的便捷工具。

1.2.2 網(wǎng)站開發(fā)

主要使用HTML、CSS、JS等語言設(shè)計構(gòu)建了靜態(tài)網(wǎng)頁網(wǎng)站;圖像采集利用3D自動成像系統(tǒng)拍攝昆蟲圖像，加以標(biāo)記、修飾，形成具有一定交互性的flash動畫;Photoshop處理昆蟲圖片;Irfanview批量處理相同格式圖片的大小和質(zhì)量;利用pixelmap在線制作昆蟲分布情況地圖。Web云服務(wù)器負(fù)責(zé)接收客戶端瀏覽器發(fā)送的網(wǎng)頁瀏覽請求，根據(jù)用戶的選擇向用戶提供網(wǎng)頁瀏覽數(shù)據(jù)服務(wù)，與用戶交互前端頁面采用HTML、CSS和JS結(jié)合實現(xiàn)，在交互過程中使用JQuery框架提高用戶體驗。

2 網(wǎng)站的實現(xiàn)

網(wǎng)站作為科普平臺，建成了蝶蛾專區(qū)、膜翅目專區(qū)等八個專區(qū)，專區(qū)下設(shè)有二級索引目錄，引入物種介紹，其中包含有昆蟲簡介、flash動畫等基本昆蟲信息，整個網(wǎng)站界面友好、美觀，便于各種人員進行相關(guān)信息的瀏覽。

3D昆蟲標(biāo)本館網(wǎng)站（網(wǎng)址：www.3dkckp.com），已全面建成并實現(xiàn)了在線實時訪問，該網(wǎng)站包括登陸首頁和昆蟲專區(qū)、物種詳解、服務(wù)管理等模塊構(gòu)成。

2.1 登錄首頁

3D昆蟲標(biāo)本科普館網(wǎng)站首頁即登陸主頁面，如圖2所示，包含八個昆蟲專區(qū)（蝶蛾專區(qū)，膜翅目專區(qū)，半翅目專區(qū)，直翅目專區(qū)，甲蟲專區(qū)，蜻蜓專區(qū)，螳螂專區(qū)，其他）的入口。在網(wǎng)頁左下方還有服務(wù)功能展開模塊，提供諸如網(wǎng)站指南、返回首頁、聯(lián)系等管理服務(wù)。（如圖2）

2.2 昆蟲分區(qū)界面

點擊首界面各昆蟲分區(qū)的代表昆蟲圖片，即可翻開圖片并獲得各昆蟲專區(qū)包含的科、屬、種數(shù)等信息。雙擊昆蟲圖片，即可進入各昆蟲專區(qū)，如圖3所示，為直翅目專區(qū)的界面。點擊該網(wǎng)頁右上角的“具體種類”按鈕，可下拉菜單，搜索查找直翅目特定昆蟲，點擊該物種名稱，即可進入該物種主頁。（如圖3）

2.3 物種信息主頁

物種信息主頁主要介紹了特定物種的中文名、學(xué)名、分類地位、生活習(xí)性等生物學(xué)基本特征，并在網(wǎng)頁右側(cè)以多張物種實景照片的形式，輔助展示其形態(tài)特征。（如圖4）

2.4 昆蟲標(biāo)本的3D動畫界面

昆蟲標(biāo)本的3D動畫展示是本網(wǎng)站建設(shè)的核心內(nèi)容，通過3D動畫的形式直觀展現(xiàn)昆蟲的立體效果。如圖5所示，F(xiàn)lash 3D動畫可展示昆蟲標(biāo)本不同角度的圖像，通過雙擊Flash圖像，可以調(diào)取虛擬放大鏡，可用以觀察昆蟲標(biāo)本的細(xì)微之處，且可以通過移動拖拽鼠標(biāo)變換觀察部位。另外，點擊動畫下方控制按鈕，實現(xiàn)對圖像旋轉(zhuǎn)的加速或減速或改變旋轉(zhuǎn)方向，方便瀏覽者的交互觀察。（如圖5）

2.5 地理分布界面

該頁面用地圖和文字相結(jié)合的形式，介紹某物種在世界的地理分布情況。顯示的是碧鳳蝶的世界分布區(qū)域。（如圖6）

2.6 詩詞文章頁面

為營造輕松愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境，本網(wǎng)站還構(gòu)建了昆蟲相關(guān)詩詞文章頁面。通過古代的詩詞文章、相關(guān)傳說等方式，介紹與該昆蟲相關(guān)的知識趣聞，讓瀏覽者獲得更多的物種查詢樂趣（如圖7）。

3 小結(jié)與展望

本研究在對多年積累的昆蟲標(biāo)本的整理基礎(chǔ)上，運用3D全景掃描攝影和Flash動畫制作技術(shù)，對實體標(biāo)本進行全方位影像采集制作，同時結(jié)合文獻記載的昆蟲的形態(tài)特征、生活習(xí)性、分布區(qū)域等信息，利用Dreamweaver軟件開發(fā)構(gòu)建一個科學(xué)性的數(shù)字化昆蟲標(biāo)本科普館，為未來昆蟲科學(xué)知識的普及與傳播提供參考。

隨著科技的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、3D全景攝像等技術(shù)已廣泛被人們所熟知。因此，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化、立體化的昆蟲標(biāo)本館，不僅符合信息化時代特點，同時還可以有效地解決傳統(tǒng)昆蟲標(biāo)本的不易保存和整理等問題，對昆蟲標(biāo)本館的發(fā)展和國家珍稀昆蟲資源的保護都具有及其重要的意義。

參考文獻：

[1] 范一峰，王義平，黃俊浩.昆蟲標(biāo)本圖片庫系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（11）：90-91.

[2] 趙帥，高旭淵，黃芊，等.昆蟲標(biāo)本館的數(shù)字化建設(shè)[J].廣西植保，2013，26（3）：35-36.

[3] 楊紅珍，沈佐銳，劉芳，等.昆蟲數(shù)字化博物館的建設(shè)[J].昆蟲知識，200，44（3）：440-445.

[4] 黃大衛(wèi).昆蟲標(biāo)本館建設(shè)與昆蟲系統(tǒng)學(xué)的未來[J].動物分類學(xué)報，1997，22（4：：338-343.

[5] 3D自動成像系統(tǒng)介紹[EB/OL]. http：//www.winbiz.cn/zh_cn/About.html.[2018-10-30]

【通聯(lián)編輯：唐一東】