[发明专利]一种基于半峰值概率密度分布的三维重建方法

说明书

本发明公开了一种基于半峰值概率密度分布的三维重建方法，包括以下步骤：将三维点云沿Z轴方向切片，得到N个空间层；提取第i个空间层内散点信息并将其投影至Z_i平面；构建Z_i平面各网格与散点的隶属度函数，绘制三维概率密度图；过三维概率密度图半峰值w_max/2作平行于XOY平面的平面，该平面与三维概率密度图相交后获得轮廓L_XY，该轮廓L_XY为第i个空间层对应的放射源重建轮廓；依次叠加N个空间层对应的放射源重建轮廓，获得放射源三维重建模型。本发明的方法能够应用于核电领域，能够实现核事故发生后放射源的快速重建及退役放射源轮廓精确重建。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种基于半峰值概率密度分布的三维重建方法。

背景技术

核能已经成为全世界第三大能源，而不断发生的核事故使得核安全问题成为一个亟待解决的重大问题。

每一次核事故的发生，都会带来无法挽回的人员伤亡和经济损失。在核电领域，当前有两个重大需求：第一，在事故发生后的第一时间找到并处理放射源。由于核应急方案不科学，放射源处理不及时，福岛核事故产生的大量核废水流入太平洋，放射性物质更是通过大气传播到东亚的一些国家，这对地球的生态环境及相关国家的社会稳定造成了很大的影响。第二，废旧核设施退役中的放射源检测。核设施的退役是一个严谨的、复杂的系统工程，将涉及到一系列强辐射场所和高放射性污染部件的源项调查、去污、拆卸解体和废物处理处置等，如何快速实现废弃放射源的位置检测及轮廓重建对于这些核设施的退役，成为一大难题。

在关于放射源探测和重建技术的研究在国际上非常活跃，自福岛灾难发生以后,日本政府组织了以东京大学为首的高校、企业、研究所，开展核安全与机器人共融技术的研究工作。欧洲核子中心开发了基于C++面向对象技术的蒙特卡罗应用软件包Geant4(Geometry And Tracking，几何和跟踪)，很多研究人员利用该软件对放射源、高能粒子分析等相关领域进行了研究，取得了许多成果。

国内大部分研究集中在医学影像重建、户外放射源定位等方面，对于放射源三维立体成像、在线快速辨识诊断的研究很少。对点云三维重建技术的研究也大多集中于零部件逆向工程、古建筑扫描及医学影像方面，在核电领域并无该技术的应用。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于半峰值概率密度分布的三维重建方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于半峰值概率密度分布的三维重建方法，包括以下步骤：

(1)将三维点云沿Z轴方向切片，得到N个空间层；

(2)提取第i个空间层内散点信息并将其投影至Z_i平面；

(3)构建Z_i平面各网格与散点的隶属度函数，绘制三维概率密度图；

(4)过三维概率密度图半峰值w_max/2作平行于XOY平面的平面，该平面与三维概率密度图相交后获得轮廓L_XY，该轮廓L_XY为第i个空间层对应的放射源重建轮廓；

(5)依次叠加N个空间层对应的放射源重建轮廓，获得放射源三维重建模型。

进一步地，步骤(1)具体的过程为：在成像区域进行三维体素分割建模，将搜寻空间定义为空间直角坐标系，统计点云数据的Z轴坐标的最大值Z_max、最小值Z_min，令

其中[]为取整函数，m1为每个空间层的厚度，N为空间被切割后得到的空间层的层数；