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如何拟合鸟蛋、蜥蜴蛋、乌龟蛋、鳄鱼蛋以及种子的形状?

已有 3808 次阅读 2018-7-29 14:34 |系统分类:论文交流

 朋友早上你也许会吃一个鸡蛋,如果你是一个78-85年出生的人,对于鸡蛋的形状我们很可能想到小学课本达芬奇画蛋的文章。

 

比利时一位数学天才Johan Gielis博士于2003年出版了论文和专著,提出了一个超越超椭圆的方程,叫超级大公式,这个公式特别适合描述具有两侧对称性的物体形状,当然对于一些非两侧对称的物体形状也具有描述作用。

 

在Johan提出公式 ,长达10多年的时间,这个模型一直被学术界忽视,一个重要的问题可能在于之前没有人开发出具体程序来拟合真实的物体形状,我于2014年接触这个模型后,快速提供了一套程序,可以使之具有实际拟合作用。先后使用它描述树轮形状、竹子叶片的形状,其实我们之前还做了100种竹子的叶片轮廓,发现使用Gielis方程的简化版可以起到非常好的拟合效果。

 

现在回归到鸟蛋问题。某日上午,我煮了一枚土鸡蛋,正准备吃,突然想到,干嘛不使用我之前树轮模型(超椭圆方程)拟合一下,看看效果,恰好扫描仪就在身边,扫描了投影后,做成黑白图,然后提取外形轮廓,使用我编写的代码拟合发现,超椭圆效果欠佳,因为超椭圆方程假设头尾一样大,这显然不符合鸡蛋头尖尾钝的真实情况,于是我想到了原始的Gielis的方程,于是我就重现编写了一下,发现后者果然拟合效果很好。

 

某日,遇到所里两位研究生为发SCI发愁,正好一个做银杏的,我看到种子,觉得我的程序和Gielis方程肯定能搞定,就让她们两位做了一下,果然效果很好。论文已经发表。虽然发表的刊物只是中科院分区4的杂志,但是我需要强调,方法本身和附录代码一点也不必前段Nature还是Science发表的鸟蛋模型差,至少从技术手段上,要比他们简单明了。

 

其实对于动物睾丸外形平面投影,应该一样可以描述拟合。

 

附上全文,以供大家学习交流。


https://www.researchgate.net/publication/325076261_Comparison_of_seed_morphology_of_two_ginkgo_cultivars


时培建



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