[发明专利]一种基于籽粒几何特性的玉米果穗三维建模方法

摘要

一种基于籽粒几何特性的玉米果穗三维建模方法，包括以下步骤：（1）建立玉米芯模型，将玉米芯分为大头区间AB和小头区间BC两个待测区间；（2）建立玉米籽粒模型：Ⅰ、建立玉米果穗上对应大头区间AB的玉米籽粒模型；Ⅱ、建立玉米果穗上对应小头区间BC的玉米籽粒模型；（3）建立玉米籽粒胚沟模型，在步骤（2）建立的玉米籽粒模型上放样切出胚沟，建立具有胚沟模型的完整的玉米籽粒实体模型；（4）建立玉米果穗模型。本发明是基于几何特性参数化表示的结构建模，更贴合真实的玉米果穗，可满足玉米果穗脱粒等研究需要；而且模型可以用于不同玉米品种果穗的建模，所建模型可用于农学研究人员的有限元等仿真分析。

主权项

一种基于籽粒几何特性的玉米果穗三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）建立玉米芯模型取玉米芯试样，玉米芯沿轴向具有一定的锥度，沿其中心轴向方向取直径最大的部位标记为B，靠近部位B的一端端面标记为A，另一端端面标记为C，将玉米芯分为大头区间AB和小头区间BC两个待测区间，取游标卡尺测量出直径最大部位B、大头区间AB中的A部位和小头区间BC中的C部位的直径，以及大头区间AB和小头区间BC的长度，分别取各处的均值作为建模参数，建立玉米芯模型；（2）建立玉米籽粒模型Ⅰ、建立玉米果穗上对应大头区间AB的玉米籽粒模型取玉米果穗上对应步骤（1）所划分的大头区间AB的玉米籽粒若干，将位于玉米籽粒中心轴线上且为果柄最底部的部位标记为D，然后沿玉米籽粒中轴线，将果柄最顶部即籽粒的最底部部位标记为E、籽粒最宽部位标记为G、籽粒最顶部部位标记为H、占果柄的最顶部至籽粒最宽部位沿籽粒中心轴线高度的部位标记为F，沿籽粒中心轴线方向分别测量DE、EF、FG、GH四条线段的高度，并分别测量玉米籽粒两侧边穿过E、F、G三点并与籽粒中心轴线垂直的三条线段的长度，取游标卡尺测量玉米籽粒侧边对应上述三条线段的厚度并取其均值，取若干玉米籽粒的各测量参数均值作为建模参数，建立玉米果穗上对应大头区间AB的玉米籽粒三维模型；Ⅱ、建立玉米果穗上对应小头区间BC的玉米籽粒模型取玉米果穗上对应步骤（1）所划分的小头区间BC的玉米籽粒，采用步骤（2）Ⅰ的玉米籽粒轮廓的测量和建模方法，建立玉米果穗上对应小头区间BC的玉米籽粒模型；（3）建立玉米籽粒胚沟模型玉米籽粒两相对侧面的其中一面具有呈曲面结构的胚沟，胚沟的形状沿玉米籽粒中心轴线对称，各取玉米果穗上对应步骤（2）Ⅰ和Ⅱ中相同数目的玉米籽粒，测量玉米籽粒的胚沟几何特性数据并各取均值作为建立胚沟模型的参数；Ⅰ、玉米籽粒两侧边穿过E点并与玉米籽粒中心轴线垂直的线段作为胚沟的底边，取玉米籽粒上胚沟一侧轮廓边界与底边的交点标记为a，在胚沟该侧轮廓边界取3个沿玉米籽粒中心轴线方向间距相同的点，并依次标记为d、g和j，将a、d、g和j以玉米籽粒中心轴线为对称轴的对称点依次标记为c、f、i和L，a、d、g和j与相应对称点之间沿玉米籽粒表面连线的中点依次标记为b、e、h和k；Ⅱ、取游标卡尺对ac、df、gi和jL连线的长度、该四条线段之间沿玉米籽粒中轴线的高度，以及b、e、h和k分别距离直线段ac、df、gi和jL的深度进行测量，根据测量的参数生成胚沟表面轮廓闭合曲线、连结abc三点的曲线、连结def三点的曲线、连结ghi三点的曲线以及连结behk四点的曲线，根据该五条曲线在步骤（2）建立的玉米籽粒模型上放样切除出胚沟，建立具有胚沟模型的完整的玉米籽粒实体模型；（4）建立玉米果穗模型Ⅰ、取步骤（2）Ⅰ和Ⅱ玉米籽粒模型中玉米籽粒果柄建模参数的均值，在步骤（1）建立的玉米芯模型上，沿其轴向在玉米芯模型的圆周面上纵向均匀切除出多条用于放置玉米籽粒果柄的V型槽；Ⅱ、将步骤（3）建立的玉米籽粒实体模型装配到上述建立的玉米芯模型的V型槽中，然后每间隔两列玉米籽粒，将相邻两列玉米籽粒沿玉米芯中心轴线方向顺着V型槽拉伸一定距离，使每两列玉米籽粒对立交错排列。