基于植物生长监控特定角度拍摄的图像采集系统设计
摘要：为了在植物的生长过程中能够迅速有效的获取植物的图像信息，设计出一种能够在植物生长过程中在特定的角度进行拍摄的图像采集系统是非常有意义的。通过对植物的承载装置以及相机的架设两个主要方面进行该系统的设计，使该系统在工作过程中结合必要的升降装置、旋转装置等一系列能够改变植物和相机相对位置的装置，能够满足各个方向对于植物的拍摄和信息的获取。
关键词：植物生长监控，图像采集系统，承载装置
0 引言
我国是一个农林业大国，农林业是国民经济的基础。信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是衡量一个国家和地区现代化水平的重要标志。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模拟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[1]。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。基于图像的三维重建是根据图像或图像序列来恢复场景三维模型的方法，它相对于传统的方法成本低廉，自动化程度也更高，具有广泛的应用前景。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。因此设计出能够多方位全角度的拍摄拟南芥图像的装置是十分必要的。
在虚拟植物研究领域，有关植物的三维信息获取的研究还不是很多，最常用的方法仍然是传统的破坏性的手工测量法，一个完整的测量往往就要彻底毁坏一个植株，而且有些参数即使采用破坏性方法仍然无法精确快速测量。因此能够快速获取植物生长过程形态参数的新方法是一个值得探索的课题。
1 图像采集系统的研究现状
信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，近年来随着我国经济及信息化的迅速发展，我国林业系统也开始重视信息方面的建设[2]。植物是农业科学的基本研究对象，在计算机上以三维可视交互方式分析，研究和设计农作物的形态结构，生育过程和对环境的反应，具有独特的技术优势[3]。近些年植物生长建模与数字植物研究已经成为国内外农业科技领域的研究热点。数字植物三维形态虚拟仿真的关键技术体系，主要在数据获取与分析，三维模型构建，群体场景绘制和交互应用四个层面展开。因此图像采集系统是其中十分重要的一环。
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