[发明专利]一种基于单幅堆积颗粒材料图像的三维颗粒重建方法

摘要

本发明公开了一种基于单幅堆积颗粒材料图像的三维颗粒重建方法，依次通过获取堆积颗粒材料的颗粒粒径列表；基于单幅堆积颗粒材料的彩色图像提取颗粒的特征轮廓；利用已知颗粒特征轮廓，生成具有不同尺寸的颗粒表面散点模型；以及基于颗粒的表面散点模型，按照颗粒粒径列表的要求对三维堆积状态的颗粒进行重建；该基于单幅堆积颗粒材料图像的三维颗粒重建方法通过单幅图片中颗粒的特征轮廓实现重建数字颗粒模型，并保证生成的颗粒在整体上具有真实颗粒的特征，且在操作上具有极大的便捷性，具备批量生成三维颗粒模型的优点。

主权项

1.一种基于单幅堆积颗粒材料图像的三维颗粒重建方法，其特征在于，步骤如下：S1、获取堆积颗粒材料的颗粒粒径列表；S2、基于单幅堆积颗粒材料的彩色图像提取其上颗粒的特征轮廓；S3、利用步骤S2得到的颗粒特征轮廓，生成具有不同尺寸的颗粒表面散点模型；其中，每个颗粒表面散点模型的生成方法为：1)根据待重建颗粒的具体轮廓要求，在颗粒轮廓数据库中随机选取两个符合要求的颗粒轮廓，并分别指定为导向轮廓和移动轮廓；2)将导向轮廓水平放置于三维虚拟空间中，并将轮廓A旋转至其最长轴与x轴平行处；将最长轴等距划分为n个节点P_i，获取导向轮廓上与节点P_i的在x轴和z轴上坐标值相同的两个点：点M_i和点N_i之间的距离H；3)将移动轮廓竖直放置于三维虚拟空间中，并以其重心坐标为节点，获取过其重心且与y轴平行的轴线与移动轮廓相交的两点：点O_j和点P_j之间的距离D，以计算缩放系数并利用缩放矩阵按照比例缩放移动轮廓；接着，计算点M_i或点N_i与点O_j或点P_j之间的距离差值，通过以该距离差值为基础的平移矩阵将移动轮廓移动到导向轮廓的每个节点上，即形成颗粒表面散点模型；S4、基于步骤三得到的各种尺寸的颗粒的表面散点模型，按照符合步骤一生成的三维堆积状态颗粒的颗粒粒径列表的要求对三维堆积状态的颗粒进行重建。