基于三维形态的颗粒分析方法及颗粒放置支架技术

本发明专利技术提出一种基于三维形态的颗粒分析方法，包括以下步骤：以多个视角对颗粒进行扫描以得到颗粒在多个视角下的点云数据；对多个视角下的点云数据进行拼接；对拼接后的点云数据进行降噪以得到最终点云数据；根据最终点云数据构建颗粒的三维表面形态的网格模型；对三维表面形态的网格模型进行渲染和展示，以根据展示结果分析和统计颗粒的几何特性和形态特性。根据本发明专利技术实施例的方法能够方便地实现颗粒形态三维精细化量测、重建、三维可视化、形态定量分析。本发明专利技术还提出了一种颗粒放置支架。

【技术实现步骤摘要】
基于三维形态的颗粒分析方法及颗粒放置支架
本专利技术涉及颗粒分析
，尤其涉及一种基于三维形态的颗粒分析方法及颗粒放置支架。
技术介绍
颗粒在自然界中广泛存在，而且也是构成大部分物质的基础。在农业工程中，种子的形态特性是评价种子质量的一个重要指标；在岩土工程中，块石颗粒又是混凝土、堆石料、土石混合体等复杂岩土介质的重要组成部分，其形态特征将直接影响着材料物理力学性质及变形破裂机理。传统的颗粒分析通常是采用筛分法得到颗粒的粒度组成，或者通过二维数字图像处理的方法得到其二维形态信息。然而，这些方法只能实现颗粒形态的粗略分析，不能实现颗粒的精细化定量统计和分析。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种基于三维形态的颗粒分析方法。该方法能够方便地实现颗粒形态三维精细化量测、重建、三维可视化、形态定量分析。本专利技术的第二个目的在于提出一种颗粒放置支架。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面实施例的公开了一种基于三维形态的颗粒分析方法，包括以下步骤:以多个视角对颗粒进行扫描以得到所述颗粒在所述多个视角下的点云数据；对所述多个视角下的点云数据进行拼接；对拼接后的点云数据进行降噪以得到最终点云数据；根据所述最终点云数据构建所述颗粒的三维表面形态的网格模型；以及对所述三维表面形态的网格模型进行渲染和展示，以根据展示结果分析和统计颗粒的几何特性和形态特性。本专利技术的方法能在对颗粒形态定量分析时，采用非接触扫描的方法获得颗粒表面三维点云信息，然后重建三维表面模型及可视化，并求取其形态指标信息，采用数据库技术，实现颗粒三维模型及形态信息的存储、管理、查询及分析。同时，所建立的三维模型，具有长期保存性，便于传播及其它功能用途，扩展了成果的使用功能。本专利技术为颗粒形态定量分析提供了一种新的方法，降低了分析成本，大大提高了分析的精度和效率，且具有多用途特性。另外，根据本专利技术上述实施例的基于三维形态的颗粒分析方法还可以具有如下附加的技术特征:在一些示例中，以多个视角对颗粒进行扫描以得到所述颗粒在所述多个视角下的点云数据，进一步包括:将所述颗粒放置在颗粒放置支架上，其中，所述颗粒放置支架包括标靶；利用非接触式结构光三维扫描装置对所述颗粒进行扫描以得到所述点云数据，其中，所述点云数据包括所述标祀的点云数据。在一些示例中，所述对所述多个视角下的点云数据进行拼接，进一步包括:对所述标靶的点云数据进行标示；根据标示结果得到所述标靶的位置坐标；根据所述标靶的位置坐标对所述多个视角下的点云数据进行拼接。在一些示例中，所述对拼接后的点云数据进行降噪以得到最终点云数据，进一步包括:从所述拼接后的点云数据中删除所述标靶的点云数据，并删除所述拼接后的点云数据中的环境噪点以得到所述最终点云数据。在一些示例中，所述对三维表面形态的网格模型进行渲染和展示，以根据展示结果分析和统计颗粒的几何特性和形态特性，进一步包括:输入所述颗粒的颗粒信息，其中，所述颗粒信息包括所述三维表面形态的网格模型、颗粒产地、颗粒性状和颗粒来源；根据所述颗粒信息对所述三维表面形态的网格模型进行渲染并展示，其中，展示结果包括所述颗粒的几何特性指标、所述颗粒的形态特性指标、所述颗粒产地、颗粒性状和颗粒来源；根据展示结果分析和统计所述颗粒的几何特性和形态特性。在一些示例中，所述非接触式结构光三维扫描装置包括三维激光扫描仪、三位光栅扫描仪和三维结构光扫描仪中的一种或多种的组合。本专利技术第二方面的实施例公开了一种颗粒放置支架，包括:底座，所述底座包括立柱支架；设置在所述立柱支架上且可在所述立柱支架上移动的立柱；横撑，所述横撑的一端与所述立柱相连而另一端用于固定颗粒；标靶，所述标靶包括固定杆和标靶本体，所述标靶的一端固定在所述立柱上且另一端安装所述标靶本体。本专利技术的颗粒放置支架，为颗粒形态定量分析提供基础，降低了分析成本，从而在后续分析中提高了分析的精度和效率。另外，根据本专利技术上述实施例的颗粒放置支架还可以具有如下附加的技术特征:在一些示例中，所述横撑的另一端为尖端。在一些示例中，所述标靶本体为球体。在一些示例中，所述立柱包括多个安装孔，所述多个安装孔用于安装多个所述横撑。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。【附图说明】图1是根据本专利技术一个实施例的颗粒放置支架的构造图；图2是根据本专利技术一个实施例的利用非接触式结构光三维扫描装置进行颗粒三维形态扫描的示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的基于三维形态的颗粒分析方法中构建并展示颗粒的三维表面形态的网格模型的流程图；图4是根据本专利技术一个实施例的基于三维形态的颗粒分析方法的颗粒三维形态指标体系不意图；图5是根据本专利技术一个实施例的基于三维形态的颗粒分析方法的颗粒三维形态数据库系统构架图；和图6是根据本专利技术一个实施例的基于三维形态的颗粒分析方法的流程图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的基于三维形态的颗粒分析方法及颗粒放置支架。图6是根据本专利技术一个实施例的基于三维形态的颗粒分析方法的流程图。如图6所示，根据本专利技术一个实施例的基于三维形态的颗粒分析方法，包括如下步骤:步骤S601:以多个视角对颗粒进行扫描以得到颗粒在多个视角下的点云数据。作为一个具体的示例，首先将颗粒放置在颗粒放置支架上，其中，颗粒放置支架包括标靶。然后可利用非接触式结构光三维扫描装置对颗粒进行扫描以得到点云数据，其中，点云数据包括标祀的点云数据。在本专利技术的一个实施例中，非接触式结构光三维扫描装置包括三维激光扫描仪、三位光栅扫描仪和三维结构光扫描仪中的一种或多种的组合。步骤S602:对多个视角下的点云数据进行拼接。例如:首先对标祀的点云数据进行标示。然后根据标示结果得到标祀的位置坐标。最后根据标靶的位置坐标对多个视角下的点云数据进行拼接。步骤S603:对拼接后的点云数据进行降噪以得到最终点云数据。具体地说，可从拼接后的点云数据中删除标靶的点云数据，并删除拼接后的点云数据中的环境噪点以得到最终点云数据。步骤S604:根据最终点云数据构建颗粒的三维表面形态的网格模型。步骤S605:对三维表面形态的网格模型进行渲染和展示，以根据展示结果分析和统计颗粒的几何特性和形态特性。具体而言，可通过如下步骤进行:1、输入颗粒的颗粒信息，其中，颗粒信息包括三维表面形态的网格模型、颗粒产地、颗粒性状和颗粒来源。2、根据颗粒信息对三维表面形态的网格模型进行渲染并展示，其中，展示结果包括颗粒的几何特性指标、颗粒的形态特性指标、颗粒产地、颗粒性状和颗粒来源。3、根据展示结果分析和统计颗粒的几何特性和形态特性。以下结合本专利技术实施例的颗粒放置支架等对本专利技术实施例的基于三维形态的颗粒分析方法的原理进行详细描述。如图1所示，并结合图2，本专利技术的实施例提供了一种颗粒放置支架40，包括:底座1、立柱2、横撑3和标靶4。其中，底座I包括立柱支架.立柱2设置在立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维形态的颗粒分析方法，其特征在于，包括以下步骤：以多个视角对颗粒进行扫描以得到所述颗粒在所述多个视角下的点云数据；对所述多个视角下的点云数据进行拼接；对拼接后的点云数据进行降噪以得到最终点云数据；根据所述最终点云数据构建所述颗粒的三维表面形态的网格模型；以及对所述三维表面形态的网格模型进行渲染和展示，以根据展示结果分析和统计颗粒的几何特性和形态特性。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维形态的颗粒分析方法，其特征在于，包括以下步骤: 以多个视角对颗粒进行扫描以得到所述颗粒在所述多个视角下的点云数据； 对所述多个视角下的点云数据进行拼接； 对拼接后的点云数据进行降噪以得到最终点云数据； 根据所述最终点云数据构建所述颗粒的三维表面形态的网格模型；以及对所述三维表面形态的网格模型进行渲染和展示，以根据展示结果分析和统计颗粒的几何特性和形态特性。2.根据权利要求1所述的基于三维形态的颗粒分析方法，其特征在于，以多个视角对颗粒进行扫描以得到所述颗粒在所述多个视角下的点云数据，进一步包括: 将所述颗粒放置在颗粒放置支架上，其中，所述颗粒放置支架包括标靶； 利用非接触式结构光三维扫描装置对所述颗粒进行扫描以得到所述点云数据，其中，所述点云数据包括所述标祀的点云数据。3.根据权利要求2所述的基于三维形态的颗粒分析方法，其特征在于，所述对所述多个视角下的点云数据进行拼接，进一步包括: 对所述标祀的点云数据进行标示； 根据标示结果得到所述标靶的位置坐标； 根据所述标靶的位置坐标对所述多个视角下的点云数据进行拼接。4.根据权利要求1所述的基于三维形态的颗粒分析方法，其特征在于，所述对拼接后的点云数据进行降噪以得到最终点云数据，进一步包括: 从所述拼接后的点云数据中删除所述标靶的点云数据，并删除所述拼接后的点云数据中的环境噪点以得到所述最终点云数据。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文杰，李澄清，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11