[发明专利]一种土体微观结构三维重建方法

权利要求书

1.一种土体微观结构三维重建方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、土样获取：获取需进行三维重建的土样；所述土样为圆柱状土体试样；

步骤二、土样分层扫描：采用扫描电镜，由上至下对步骤一中所述土样进行分层扫描；所述土样由上至下分为多个扫描面，多个所述扫描面均为水平面且其均与所述土样的中心轴线呈垂直布设，上下相邻两个所述扫描面之间均为一个打磨层，且多个所述扫描面的扫描方法均相同，多个所述扫描面中位于最上部的扫描面为顶部扫描面；所述土样的分层扫描过程如下：

步骤201、顶部扫描面扫描，包括以下步骤：

步骤2011、顶部扫描面获取：对步骤一中所述土样的顶端进行切割、磨平和抛光处理，获得所述顶部扫描面；

步骤2012、电镜扫描：采用扫描电镜且分多个区域，对步骤2011中所述顶部扫描面进行扫描，获得所述顶部扫描面的多幅电镜扫描图像；

步骤2013、扫描图像拼接：将步骤2012中多幅所述电镜扫描图像均传送至数据处理设备，并采用所述数据处理设备对多幅所述电镜扫描图像进行拼接，获得所述顶部扫描面的整幅电镜扫描图像；

步骤202、下一个扫描面扫描，包括以下步骤：

步骤2021、下一个扫描面获取：上一个扫描面电镜扫描完成后，由上至下对所述土样进行打磨，并对打磨完成后的打磨面进行磨平和抛光处理，获得下一个扫描面；

步骤2022、电镜扫描：采用扫描电镜且分多个区域，对步骤2021中所获得的扫描面进行扫描，获得该扫描面的多幅电镜扫描图像；

步骤2023、扫描图像拼接：将步骤2022中多幅所述电镜扫描图像均传送至数据处理设备，并采用所述数据处理设备对多幅所述电镜扫描图像进行拼接，获得步骤2021中所述扫描面的整幅电镜扫描图像；

步骤203、多次重复步骤步骤202，直至完成步骤一中所述土样的所有扫描面的扫描过程；

本步骤中，土样分层扫描完成后，获得多幅整幅电镜扫描图像；多幅所述整幅电镜扫描图像分别为多个所述扫描面的电镜扫描图像，且多幅所述整幅电镜扫描图像分别与多个所述扫描面一一对应；

步骤三、电镜扫描图像排序：采用所述数据处理设备，且按照步骤二中进行土样分层扫描时的扫描先后顺序，对步骤二中所获得多个所述扫描面的整幅电镜扫描图像进行排序；

步骤四、图像定位：采用所述数据处理设备，并结合所述土样中多个扫描面的布设位置，对步骤三中排序后的多幅所述整幅电镜扫描图像的位置进行确定；

步骤五、三维重构：步骤四中图像定位完成后，采用所述数据处理设备且调用三维重建模块，对多幅所述整幅电镜扫描图像进行处理，获得步骤一中所述土样的三维空间模型。

2.按照权利要求1所述的一种土体微观结构三维重建方法，其特征在于：步骤一中进行土样获取时，先采用圆柱状取土器从待测区域切取土样，待所切取土样干燥后，采用环氧树脂混合液对所切取土样进行固化处理；所述环氧树脂混合液由环氧树脂、丙酮、乙二胺和邻苯二甲酸二丁酯按照100︰(130～170)︰(6～8)︰(1.8～2.2)的体积比均匀混合而成。

3.按照权利要求1或2所述的一种土体微观结构三维重建方法，其特征在于：步骤二中进行土样分层扫描时，还需采用能谱仪，获取多个所述扫描面的能谱图；步骤二中每幅整幅电镜扫描图像中均包含多个扫描对象的扫描图像，所述扫描对象为土体颗粒或孔隙；

步骤二中土样分层扫描完成后，还需根据多个所述扫描面的能谱图，对每幅整幅电镜扫描图像中各土体颗粒的材质进行确定；并根据土体颗粒的材质确定结果，调用属性信息标注模块，在每幅电镜扫描图像中标注出各土体颗粒的材质。

4.按照权利要求1或2所述的一种土体微观结构三维重建方法，其特征在于：步骤五中进行三维重构之前，先调用图像边界提取模块，对多幅所述整幅电镜扫描图像分别进行图像边界提取，提取出各幅整幅电镜扫描图像中所有土体颗粒的边界线；

步骤五中进行三维重构时，先根据步骤四中的图像定位结果，将多幅所述整幅电镜扫描图像由上至下排列；之后，结合所述土样中多个扫描面的布设位置和所述土样的三维空间模型的高度，再调用三维重建模块，对经图像边界提取的多幅所述整幅电镜扫描图像进行处理。