[发明专利]基于AR手机的棉花株型设计实验教学的方法

说明书

本发明公开了一种基于AR手机的棉花株型设计实验教学的方法，涉及虚拟教学方法技术领域。所述方法包括如下步骤：棉花株型三维形态结构动态表达；基于点云的棉花植株三维形态结构重建；将重建的棉花植株三维形态结构注入到AR手机，使用AR手机完成棉花株型设计实验教学。所述方法综合利用计算机图形建模技术、虚拟现实技术以及智能交互技术，在保证株型建模精度的同时，较大提高了株型设计数据获取效率，增强实验教学的互动性和趣味性，提升了虚拟实验教学的智能化、虚拟化。

技术领域

本发明涉及虚拟教学方法技术领域，尤其涉及一种基于AR手机的棉花株型设计实验教学的方法。

背景技术

棉花作为世界上最重要的经济作物之一，是关系到国计民生的重要战略物资。棉花产量与株型结构具有密切的关系，优化株型能够提高植株的光能利用效率，从而实现高产、早熟和优质的新品种选育和繁育，另外，不同株型结构的棉花品种具有不同的种植管理方式。因此，棉花株型设计教学是株型育种和棉花栽培管理的主要研究内容，也是国内外农业类高职院校教学以及农民职业教育培训的重要课程。而当前，国内外在棉花株型设计教学仿真实验还停留在田间观察、教学板书以及图文图片等传统的实验教学模式，在人力、物力、受众的兴趣点、参与度、动手能力以及体验的沉浸感方面都限制了棉花株型优化设计实验教学的开展，以及受众对株型育种与种植管理知识的学习，教学效果差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可提高教学受众的兴趣点、参与度、动手能力以及体验的基于AR手机的棉花株型设计实验教学的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于AR手机的棉花株型设计实验教学的方法，其特征在于包括如下步骤：

棉花株型三维形态结构动态表达；

基于点云的棉花植株三维形态结构重建；

将重建的棉花植株三维形态结构注入到AR手机，使用AR手机完成棉花株型设计实验教学。

进一步的技术方案在于，所述棉花株型三维形态结构动态表达的方法如下：

建立棉花株型的参考轴结构模型，棉花的株型结构包括若干个轴，轴包括节和节间以及节上着生的器官；棉花的主茎为0阶轴，分枝为1阶轴，在1阶轴上不再萌发新的分枝，因此棉花为2阶轴模型；为了构建棉花动态生长表示模型，引入起始生长点和域节点；起始生长点除标记棉花生长起始位置坐标信息外，还存储棉花品种DUS信息和生育时期信息，是株型的基点；域节点建立轴单元与轴单元之间的连接关系，用于表示轴单元之间的位置关系；因此，棉花株型结构由域链GUD表示并进行数据存储。

进一步的技术方案在于，域链GUD中G表示棉花株型的起始生长点，存储并记录种植品种的一般约束参数和信息，由数据链表G表示，其中一般约束参数包括品种名称、生育时期以及品种名称对应的DUS参数列表，参考值是指该参数的取值、取值范围或取值代码。

进一步的技术方案在于，域链GUD中U表示生长单元，包括节间和节点，所述节点包括叶片、花蕾以及棉铃器官，生长单元着生在上一个生长单元上，节点各器官着生在节间上，其中节间的属性包括：着生位置，节间长度,节间半径，方位角和倾角；叶片的属性包括：着生位置，叶柄长度、叶柄方位角、叶柄倾角、叶宽、叶长以及叶倾角；花蕾的属性包括：着生位置、是否存在以及是否是花蕾；棉铃的属性包括：着生位置，棉铃大小以及是否吐絮。