三维植物细胞柔性表面几何建模方法及模型技术

本发明专利技术属于生物信息技术领域，具体涉及一种三维植物细胞柔性表面几何建模方法及模型，本发明专利技术先采用n维广义映射建立细胞柔性形状拓扑模型，该拓扑数据结构不仅能够存储细胞的几何信息，而且还能够存储细胞的变形力学信息，便于后期维护；其次采用B样条曲面对细胞形状几何细胞描述细节；再其次设计几何顶、边与面的查询来定位需要进行柔性变形的几何对象，用户能够自由地查询几何模型的任意单元。本发明专利技术建立的模型能够进一步借助胡克定律建立曲面的变形与力之间的关系，利用本发明专利技术研究设计“点”、“线”和“面”拓扑单元查询算法，定位到细胞几何相应单元，修改其所属曲面控制点坐标来实现细胞三维形状的柔性变形。

【技术实现步骤摘要】
三维植物细胞柔性表面几何建模方法及模型
本专利技术属于生物信息
，具体涉及一种三维植物细胞柔性表面几何建模方法及模型。
技术介绍
生物器官或组织形态建成建模的研究，动物比植物起步较早，在利用几何描述有机体形态方面，英国数学生物学家汤普森于1917年首次出版《生长和形态》，在他的著作中阐述了动物形状的尺度以及类似肥皂薄膜结构(例如：细胞)的表面张力，并运用“汤普森转换法”在笛卡尔网格展示动物头骨的几何形状，这种方法虽然涉及有机体发育初始期和成熟期形态，但忽略新器官形成和分化，这种局限性一直沿续到上世纪60年代末才得以解决。在反应-扩散理论方面，采用数学方法来表示化学物质从初始均匀、稳定的状态再到其从高浓度至低浓度自发形成图案的过程。该理论1952年由著名英国计算机科学家图灵提出，他建立一系列反应扩散微分方程来试图解释自然界有机体的形态建成。格恩赫和迈因哈特借助“反应-扩散”理论并采用短距离激活和长距离抑制的方式来识别激活物、抑制物浓度和源的密度，当源的密度缓慢变化时，激活物和抑制物浓度可以迅速形成图案。中兴大学廖思善借助反应扩散理论研究得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维植物细胞柔性表面几何建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采用n维广义映射建立细胞柔性形状拓扑模型；/n采用B样条曲面对细胞形状几何细胞描述；/n设计几何顶、边与面的查询来定位需要进行柔性变形的几何对象：分别创建Dart、Edge与Face拓扑单元的数据结构，其中Dart的数据结构包括9个分量，前四个分量alpha0-alpha3为细胞形状拓扑缝合操作；第五个分量关联到边拓扑，一条拓扑边应对多个Dart数据结构；第六个分量为Dart的标识编号；第七个分量为Dart嵌入到欧式空间点的坐标；第八个分量对应B样条曲面的控制网格顶点；最后一个分量为颜色值；边、面拓扑单元数据结构分别定义在...

【技术特征摘要】
1.一种三维植物细胞柔性表面几何建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用n维广义映射建立细胞柔性形状拓扑模型；
采用B样条曲面对细胞形状几何细胞描述；
设计几何顶、边与面的查询来定位需要进行柔性变形的几何对象：分别创建Dart、Edge与Face拓扑单元的数据结构，其中Dart的数据结构包括9个分量，前四个分量alpha0-alpha3为细胞形状拓扑缝合操作；第五个分量关联到边拓扑，一条拓扑边应对多个Dart数据结构；第六个分量为Dart的标识编号；第七个分量为Dart嵌入到欧式空间点的坐标；第八个分量对应B样条曲面的控制网格顶点；最后一个分量为颜色值；边、面拓扑单元数据结构分别定义在Edge与Face拓扑单元中，一个面单元由若干条边单元组成，一条边指向多个面单元。


2.根据权利要求1所述的三维植物细胞柔性表面几何建模方法，其特征在于，采用n维广义映射建立细胞柔性形状拓扑模型具体过程如下：将细胞形状自顶向下分解成体积、面、边、点的几何形状要素；然后，以“Dart”为最小拓扑单元，从下而上组合细胞形状的整体拓扑结构，并为其设计相应的检索算法。


3.根据权利要求2所述的三维植物细胞柔性表面几何建模方法，其特征在于，相应的检索算法为：设2-Gmaps是定义一个集合S上的一组操作:G＝(S，α0，α1，α2)，其中该集合由一些Dart单元di构成；
在零维拓扑空间中每个di有n+1个α操作；在零维拓扑空间操作α0～α2都没有对di拓扑单元缝合di指定自身，则称di为固定点，即<αi>(di)＝di；在一维拓扑空间这三个操作对每两个di、di+1进行缝合形成边拓扑单元，即对合操作，<α1>(di)＝(di)表示该拓扑单元的边界；
在二维拓扑空间能够将一维边拓扑单元提升到二维拓...

【专利技术属性】
技术研发人员：易文龙，赵应丁，蒋英肇，杨红云，殷华，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：江西;36