基于植物生长监控特定角度拍摄的图像采集系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

由于植物种类众多，在农林业中使用到虚拟现实技术的植物，为虚拟植物，也就是指利用计算机技术在三维空间内植物结构及生长发育过程。虚拟植物生长模型对作物产量预测、土地生产力评价、资源环境分析、作物栽培指导、作物生长机理研究以及调控作物生长发育及其对环境的反应研究都有着十分重要的意义。模式植物是一种植物的特征明显的，可以很容易和其他植物区分开的植物。用来研究植物与植物之间，植物与环境之间的关系。生物实验室经常选择拟南芥作为模式植物，拟南芥被科学家誉为植物中的果蝇。

所以，为了得到基于视觉技术的拟南芥的三维重建的模型，需要设计特殊的图像采集系统装置对拟南芥进行多方位拍摄图片来进行建模。考虑到拟南芥本身的体积较小，生长过程中它的叶片几乎贴近于土壤表面，采用基于单目视觉的多幅图像的方法进行采集。如何多方位全角度的拍摄拟南芥图像是本次设计的重点和难点。

2. 国内外研究现状分析

升降平台是一种在各种工作场合中得到广泛应用的起重机械。升降台可以分为固定是和移动式两种。其传动方式各有特点、用途和适用范围。传动方式分为机械传动，电力传动，气压传动和液压传动。其中液压传动有许多的优越性，但是它的缺点也不能忽视，为了提高其竞争力，液压传动技术一直在不断地发展，应用领域不断扩大。随着我国社会主义经济建设的迅速发展，液压升降台作为众多起重机械的医院，在越来越多的行业和各种场合得到了广泛运用。80年代中期，我国借鉴国外的先进经验，为适应经济发展的需要，把重载液压升降台作为一种专门技术开始了专业化设计和生产，以便适应不同行业，不同场所，出高空操作以外的各种液压升降起重运输作业。进入二十一世纪，科技发展水平得到了迅猛的发展，各种高新技术纷纷出现。机械行业也向着快速，高效的方向发展。智能化是面向21世纪制造技术的发展趋势之一。智能制造技术（IMT）试讲人工智能融入制造电动升降机的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动检测运行状态，以达到最佳状态和具备组织能力。

能够快速获取植物生长过程形态参数的新方法。典型的相关研究有：Ivanov等用计算机立体视觉得方法建立了玉米冠层的三维结构模型，从而可在三维环境下分析玉米冠层的各项结构参数，并进行了玉米群体光传输的模拟实验。Smith等用经纬仪产生的数据文件实现了猕猴桃树三维重建，并模拟了植物不同部位对光辐射的截获及植物冠层的光合作用，植物结构空间规律与果实物理，化学性质及产后品质的相关关系。郭焱等应用自行研制的三维数字化仪，用采点法队不同生理期的玉米冠层的机构特征进行了精确的测量，一次提出了应用一般二次方程描述玉米叶曲线和叶形的数学方法。虽然上述研究为植物三维邢台的信息采集提供了新的思路，但上述方法梭采用的三维信息获取方法还是存在着破坏性，人工干预过大或精度过低等不足。方慧等专家在植物三维信息采集方法的研究中提出的基于结构光的三围扫描仪（3D Scanner）结合必要的辅助装置获取植物多角度的点云图并进行配准，合成等操作，最终形成一组完成的植株三维点云。该技术能够快速准确无损伤的测量植物的形态结构，获得植物的三维信息。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

①查阅现有基于植物生长监控特定角度拍摄的图像采集系统装置。

②创新性地改变部分结构来对植物进行全方位的拍摄。

4. 研究创新点

为多角度全方位的进行拍摄获取植物的三维信息，利用旋转装置和升降装置来控制相机和目标植物的相对运动。

考虑到拟南芥贴于土壤表面生长的特性，一改相机的水平和垂直拍摄方法，成固定角度倾斜拍摄植物。

为了在拟南芥的运动过程中不发生位移，因此将方盒与平台固定在一起。