植物表面结构重构技术研究与仿真模拟开题报告

1. 研究目的与意义

我国是一个林业大国，林业资源丰富，但我国也深受病虫害问题的困扰，因而目前需要大量使用化学药剂进行防治。

由于传统施药机械施药效率较低、施药针对性弱，不能满足现阶段病虫害防治需求，因而需要对植物润湿特性及农药雾滴在碰撞后的运动特性进行研究，为设计改进相关机械及技术做基础。

但是，以往传统的植物特性研究中往往存在植物模型结构单一、微观细节精度不足的问题；而常规的液滴的撞击试验消耗大量人力物力，且受制于场地、器材和人为因素影响，已经不能满足现阶段更深层次研究的需要。

2. 国内外研究现状分析

近几年由于三维重构技术的发展，许多研究人员开始通过建立植物三维模型来进行研究。

2008年，杨亮等通过建立双目立体视觉系统建立了玉米叶片模型；赵春江则通过单目视觉系统建立了玉米植株骨架模型。

但二人的方法相对精度较低，因此袁晓敏等利用数字化仪采集了番茄植株的相关特征参数并建立了番茄群体的三维模型。

3. 研究的基本内容与计划

（1）研究内容：利用表面重构技术，扫描植物枝叶表面得到植物表面结构模型，了解多种不同植物的表面微观结构差异。

同时利用数值模拟的方法，揭示喷雾液滴与植物表面接触之后发生的一系列动态变化过程，为在其他领域应用植物亲/疏水性或是利用其制造新型材料提供思路引导和理论基础。

（2）研究计划： 前期知识储备，查阅资料，熟悉设计课题，开题报告(1-2周)分析论证并提出初步试验方案(3-4周)试验方案设计及数据采集(5-11周)撰写设计说明书(12-15周)毕业设计答辩(16周)

4. 研究创新点

本实验利用的三维重构技术能够有效弥补以往研究建立的植物模型存在的模型单一、结构提取简单、细节不足的问题，使用点云算法建立更加细致的可视化植物表面结构模型。

且通过vof方法进行仿真模拟试验，能够避免受制于器材和场地，提高试验精度。

为以后的农药喷雾机械和设备提供理论基础和技术储备。