文档介绍：提    要 
龙虾体表的表面几何结构和表面形态是长期适应生存环境而进化形成的，对
龙虾的生存具有重要作用。本论文工作以大龙虾（西澳红龙）和小龙虾（克氏原
螯虾）为研究对象，利用体视显微镜、共聚焦显微镜从宏观和微观尺度上观察、
分析了龙虾体表的形态结构特征；采用逆向工程技术获取了龙虾体表点云数据，
分别应用 CATIA 和 IDL 软件分析了点云数据特征，探讨了应用可视化技术建立
龙虾体表数学模型的方法。 
通过 SZX12 型体视显微镜和 OLS3000 型激光共聚焦显微镜分别对大龙虾
（西澳红龙）和小龙虾（克氏原螯虾）身体的各部位进行了宏观和微观观察和对
比分析。发现其体表在宏观上分布着棘刺、凸包、凹坑、刚毛形等非光滑结构，
在微观上分布着凹陷、凹坑、突起、刚毛形等非光滑结构，表明龙虾体表在不同
尺度下具有结构的相似性。 
采用逆向工程技术获取了大、小龙虾体表腹部的点云数据。将获取的点云数
据导入 CATIA 三维实体造型软件中，对点云数据进行消除噪声和过滤等处理，
将获取的平面交线文件导入 Excel 中，得到龙虾腹部不同截面上的二阶多项式回
归方程。 
探讨了如何使用 ASCII_Template 命令和采用编程等两种将点云文件导入
IDL 软件，比较了两种方法的优缺点。调用 iTools 中的 iPlot 图形化智能工具，
对比分析了点云文件的各列文件。确认了文件各列点云数据与设定空间坐标系的
对应关系，反推出三维激光扫描仪的部分参数。对 X 轴上的扫描线进行的二阶
多项式回归分析表明，得到的回归曲线与该处的扫描线基本相符，二次多项式回
归方程能够较好地描述小龙虾腹部体表的形态特征。 
对比分析了采用 CATIA 和 IDL 软件分析点云数据特征，应用可视化技术建
立龙虾体表数学模型的方法的结果表明，CATIA 软件在点云文件的处理如删除
噪声和过滤上有优势，但 IDL 软件能够更加有效地对点云文件进行可视化建模。 
研究结果将为生物体表的可视化建模方法以及生物体表宏观形态、结构和材
料的耦合效应分析提供技术基础。
摘    要 
论文题目：龙虾体表三维可视化建模方法的研究 
专业名称：农业机械化工程 
指导教师：李因武  副教授 
水生生物体表的几何结构与表面形态是长期适应生存环境而进化形成的，诸
如大、小龙虾腹部均由多个彼此相似的体节构成，这些体节从头部向尾部依次排
列，且前一体节的背甲覆盖在后一腹节的背甲上，这种分节现象将有利于加强龙
虾的运动能力。本论文工作以大龙虾（西澳红龙）和小龙虾（克氏原螯虾）为研
究对象，利用体视显微镜、共聚焦显微镜从宏观和微观尺度上观察、分析了龙虾
体表的形态结构特征；采用逆向工程技术获取了龙虾体表点云数据，分别应用
CATIA 和 IDL 软件分析了点云数据特征，探讨了应用可视化技术建立龙虾体表
数学模型的方法。
通过 SZX12 型体视显微镜和 OLS3000 型激光共聚焦显微镜分别对大龙虾
（西澳红龙）和小龙虾（克氏原螯虾）身体的各部位进行了宏观和微观观察和对
比分析。发现其体表在宏观上分布着棘刺、凸包、凹坑、刚毛形等非光滑结构，
在微观上分布着凹陷、凹坑、突起、刚毛形等非光滑结构，表明龙虾体表在不同
尺度下具有结构的相似性。
采用逆向工程技术获取了大、小龙虾体表腹部的点云数据。将获取的点云数
据导入 CATIA 三维实体造型软件中，对点云数据进行消除噪声和过滤等处理，
应用 CATIA 软件的数字化外形编辑器模块中绘制交线功能获得点云数据的平面
交线文件，经过与试验照片的对比分析获取平面交线文件中的数据存储格式与设
定空间坐标系的对应关系即平面交线文件的第一、二、三列点云数据分别对应设
定空间坐标系的 Z、X、Y 轴。将获取的平面交线文件导入 Excel 中，得到龙虾
腹部不同截面上的回归曲线和二阶多项式回归方程。
探讨了如何使用 ASCII_Template 命令和采用编程等两种方法将点云文件导
入 IDL 软件中，比较了两种方法的优缺点：使用 ASCII Template 命令无需编程，
但耗时