喷雾场景与水稻冠层交互场景模拟

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1、硕士学位论文论文题目：喷雾场景与水稻冠层交互场景模拟作者姓名罗临风指导教师丁维龙学科专业计算机技术培养类别全日制学术型硕士所在学院计算机科学与技术学院提交日期2017年5月17日万方数据浙江工业大学硕士学位论文喷雾场景与水稻冠层交互场景模拟作者姓名：罗临风指导教师：丁维龙教授浙江工业大学计算机科学与技术学院2017年5月万方数据DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterSimulationofinteractionbetweenspraysceneandricecanopyCandidat

2、e:LuoLinfengAdvisor:Prof.DingWeilongCollegeofComputerScienceandTechnologyZhejiangUniversityofTechnologyMarch.2017万方数据浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名

3、：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在一年解密后适用本授权书。2、保密□，在二年解密后适用本授权书。3、保密□，在三年解密后适用本授权书。4、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据浙江工业大学硕士学位论文喷雾场景与水稻冠层交互场景模拟摘要我国在水稻

4、种植过程中农药使用广泛，因此研究如何优化农药的喷洒方式以提高农药的利用率具有重要的意义。然而，由于水稻在不同时期、不同株型的形态结构有着相当大的差异，利用田间实验的方式来优化农药喷洒方式不但工作繁琐、耗时长、成本高，且伴有湿度、风速等不确定的外部因素，无法较好的控制整体试验环境，因此必须寻找新的实验方法来代替的田间实验。近年来以自然景观为对象模拟的虚拟作物场景已经屡见不鲜，许多学者利用虚拟模型与物理结合模拟出逼真且有研究价值的虚拟作物。因此结合计算机图形学，利用虚拟模型模拟出不同品种的水稻在不同时期的株型，然后再基于物理规律模拟农药的喷雾场景并且研究两者的交互过程，从而快速、简便、准确地再现

5、农药喷洒的物理过程。本文的主要工作如下：1、提出了一种基于粒子系统方法与光滑粒子流体动力学方法（SPH）的喷雾模型构建方法。先利用粒子系统来构建喷雾模型可视化效果，再利用光滑粒子流体动SPH方法模拟喷雾内部的物理规律。提出的这种方法不仅使得喷雾模型具有较好的可视化效果，且保持了喷雾场景的物理规律，同时还降低喷雾模型模拟所需要的计算量。2、提出了基于实验的方法模拟液滴与任意角度的叶片交互的过程，改进了前人基于实验得出的液滴与叶片交互过程的物理公式，将其从只适用于水平叶片推广到了适用于任意倾斜的叶片。此外还提出了一种新的液滴弹跳方向计算方法，可以比较真实地模拟液滴的弹跳行为。3、提出了一种基于G

6、PU的骨骼动画的水稻形变方法。该方法将现有的水稻植株模型离散化为骨架与控制点，保留其原有拓扑结构，并且根据受力利用GPU渲染其形变效果，从而提高渲染效率并实现实时绘制。4、本文基于Unity5.4.0f3游戏引擎，采用C#语言编程结合UGUI框架实现喷雾与水稻交互场景系统，利用计算机图形学实现喷雾场景以及作物场景，并且利用GUI硬件加速技术实现场景的实时绘制以及漫游。本研究为雾场的建模，雾滴与叶片的交互，以及雾滴在植物冠层的沉积量计算提供了i万方数据浙江工业大学硕士学位论文新的思路，也为群体植物场景与雾场交互的实时可视化绘制提供了技术参考。关键词：喷雾模型，场景交互，虚拟水稻模型，GPU硬件

7、加速，实时绘制ii万方数据浙江工业大学硕士学位论文SimulationofInteractionBetweenSpraySceneandRiceCanopyABSTRACTPesticideiswidelyusedintheprocessofricecultivation,soitisofgreatsignificancetostudyhowtooptimizethesprayingmethodofpesti