1. 研究目的与意义
大米、小麦和玉米三大粮食作物，为人们提供各种食品，而且是动物饲料中最为重要的原料，同时也是生产酒精、淀粉的主要工业原料。粮食安全对于国家安全意义重大。储粮害虫是威胁粮食安全的重要因素之一，据统计，每年因虫害造成的粮食损失占总损失的近30%，我国每年因害虫危害造成的损失达150-600万吨，直接经济损失在20亿元以上。
过去十多年来，国内外学者应用各种新技术对粮粒害虫的检测进行了比较深入的研究，但由于早期侵染的粮粒内部发生的变化与完善粮粒的差别较小，对粮粒内部卵和低龄幼虫的检测达不到理想的效果。CT成像系统可获得高分辨率的粮粒立体信息，通过分析粮粒内部细微结构的变化，可实现粮粒内部害虫的早期检测。
除了内部结构，粮粒的外观形状、外形尺寸、密度（比重和容重)、千粒重、孔隙率、体积、表面积等这些物理参数对评判粮食的等级，分析籽粒的发育情况，判断储粮的安全性都有重大的作用。
2. 研究内容和预期目标
一、研究内容
不完善粮食颗粒的三维模型设计和3D打印
3. 国内外研究现状
Toews 等研究采用 CT 成像技术来判别粮粒内部害虫，该法对每 100g 样品中含 5 个侵染（米象蛹期）麦粒的判别精度达到 94.4%。但在实验所用的CT技术精度不高，并未进行三维重建和实体化处理。孔宁华等借助高精度医用CT机获得玉米颗粒三维模型。并借助Mimics、ANSYS软件完成了单体影像提取、表面重构和实体化处理，从而建立了具有实体特征的玉米颗粒三维模型。陈树人等利用CT扫描受不同载荷挤压的稻谷进行损伤表征分析和三维重构，将之作为一种稻谷内部损伤定量评价的方法。
周颖等人利用X射线断层扫描显微成像技术完成了整个小麦籽粒精准模型的构建，准确将小麦胚乳、胚芽及果皮部分区分出来，统计并计算了小麦各部分体积含量和相对表面积。这些参数和模型，可以作为计算小麦基本物理参数如外形尺寸﹑密度﹑孔隙率等的依据，可以用于小麦在农业机械设备中的颗粒碰撞，流固耦合等的运动仿真模型。同时也证实了 X 射线断层扫描成像技术在粮食科学发展中的潜在应用价值。
Besan#231;on Lydie等人研究X射线微层析成像(X-μCT) ( μCT )方法描述硬粒小麦籽粒胚乳中孔状或玻璃状对应物结构的能力。更好地描述硬粒小麦胚乳微观结构，但需要较长的扫描周期。
4. 计划与进度安排
1月10前
查阅相关资料，完成开题报告。
5. 参考文献
[1]Besan#231;on Lydie et al. Study of themicrostructure of durum wheat endosperm using X-ray micro-computed tomography[J].Journal of Cereal Science, 2020, 96(prepublish) : 103115-.
[2]马涛, 肖志刚. 谷物加工工艺学[M]. 科学出版社,2009.
[3]张敏, 周凤英. 粮食储藏学[M]. 科学出版社,2010.
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