一种三维颗粒体系重构方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三维颗粒体系重构方法及系统，属于颗粒体系细微观技术领域。包括获取三维颗粒体系的二维断层图像，对二维断层图像进行去噪处理；通过Hough变换圆检测法对去噪处理后的二维断层图像进行扫描，确定二维断层图像中颗粒截面圆的圆心坐标；以圆心坐标为基准，通过逐圈半径扫描法，获取二维断层图像中颗粒截面圆的中位线半径；基于颗粒截面圆的圆心坐标和中位线半径，获取基准二维断层图像；根据基准二维断层图像，获取三维颗粒体系的三维视图。能够对二维断层图像进行处理，快速准确的三维颗粒体系重构，解决了现有技术中存在“二维断层图像质量不好导致重构不准确”的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种三维颗粒体系重构方法及系统


[0001]本专利技术涉及颗粒体系细微观
，特别是涉及一种三维颗粒体系重构方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]颗粒体系广泛存在于人们的日常生活中，其本质是由大量离散无规律的固体颗粒构成的一种非线性体系，介于理想流体体系与理想固体体系之间。因此，不能用一般的固体或流体理论对颗粒体系进行研究。
[0004]学者们对颗粒物质的研究分为微观尺度上的颗粒间接触理论研究、细观尺度上的力链研究与宏观尺度上颗粒体系力学行为研究三方面。宏观下的三维颗粒体系呈现出的许多力学性能，都是由细观上力链网络的复杂力学响应所决定的；对细观尺度上力链的研究，成为联系宏、微观研究的重点。从维度层面来看，目前二维颗粒体系研究已相对完备，而在三维颗粒体系研究方面，并没有合适的实验手段，大多数学者采用数值模拟的方法进行研究，因此三维颗粒体系在实验研究领域还有较长的路要走。
[0005]在现有的研究方法中，CT扫描、磁共振成像和共聚焦成像是仅有的几个可以探究三维材料受力的无损检测方法。但这些方法所需设备昂贵，方法并不能普及，局限性很强，因此，选择利用折射率匹配层析成像技术对三维颗粒体系进行压缩实验研究，得到颗粒体系内部层析二维断层信息，对序列二维断层信息进行分析和重构，即可获得三维颗粒体系。
[0006]而在折射率匹配层析成像实验过程中，假如激光光强与厚度调节到最佳、试件内没有气泡等杂质干扰，那么理论上可以拍摄到轮廓清晰无厚度问题的二维断层图像。然而实际的实验或应用中，条件并非总是如此理想，得到的二维断层图像的质量往往不尽如人意，图像中经常出现轮廓不清晰、轮廓缺失、过亮的光斑以及其他噪声问题，影响三维颗粒体系重构的效率和准确性。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种三维颗粒体系重构方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，利用Hough圆检测法获取二维断层图像中各截面圆的圆心坐标，同时提出了逐圈半径扫描法用以得到颗粒边缘，获取图像中各截面圆的半径值，对颗粒体系进行三维重构。
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种三维颗粒体系重构方法；
[0009]一种三维颗粒体系重构方法，包括：
[0010]获取三维颗粒体系的二维断层图像，对二维断层图像进行去噪处理；其中，二维断层图像包含三维颗粒体系的颗粒截面圆信息；
[0011]通过Hough变换圆检测法对去噪处理后的二维断层图像进行扫描，确定二维断层图像中颗粒截面圆的圆心坐标；以圆心坐标为基准，通过逐圈半径扫描法，获取二维断层图
像中颗粒截面圆的中位线半径；基于颗粒截面圆的圆心坐标和中位线半径，获取基准二维断层图像；
[0012]根据基准二维断层图像，获取三维颗粒体系的三维视图。
[0013]进一步的，对所述二维断层图像进行去噪处理包括：
[0014]构造离散滤波器，将二维断层图像与离散滤波器卷积，获取离散滤波后的二维断层图像；
[0015]对离散滤波后的二维断层图像进行阈值分割，获取去噪处理后的二维断层图像。
[0016]优选的，所述构造离散滤波器包括：
[0017]构造零级函数并对零级函数进行采样，获取圆心坐标数组；
[0018]基于圆心坐标数组，通过离散三角函数法构建离散滤波器。
[0019]进一步的，所述以圆心坐标为基准，通过逐圈半径扫描法，获取二维断层图像中颗粒截面圆的中位线半径包括：
[0020]基于降噪处理后的二维断层图像，以圆心坐标为基准，根据像素点的灰度值，遍历预设半径范围内的所有像素点，确定颗粒截面圆的内径和外径；
[0021]根据颗粒截面圆的内径和外径，获取颗粒截面圆的中位线半径。
[0022]进一步的，所述基于颗粒截面圆的圆心坐标和中位线半径，获取基准二维断层图像具体为：
[0023]将颗粒截面圆的中位线半径作为颗粒截面圆的半径，确定颗粒截面圆的尺寸信息；
[0024]根据颗粒截面圆的圆心坐标和尺寸信息，确定颗粒截面圆的位置信息；根据二维断层图像中所有颗粒截面圆的位置信息，获取基准二维断层图像。
[0025]进一步的，所述根据基准二维断层图像，获取三维颗粒体系的三维视图具体为：通过三维可视化重构软件对基准二维断层图像进行交互式阈值分割，获取三维颗粒体系的三维视图。
[0026]进一步的，还包括：
[0027]根据三维颗粒体系的三维视图，构建三维坐标系，获取三维颗粒体系中每个颗粒的球心坐标和半径。
[0028]第二方面，本专利技术提供了一种三维颗粒体系重构系统；
[0029]一种三维颗粒体系重构系统，包括：
[0030]二维断层图像获取模块，被配置为：获取三维颗粒体系的二维断层图像，对二维断层图像进行去噪处理；其中，二维断层图像包含三维颗粒体系的颗粒截面圆信息；
[0031]颗粒截面圆信息获取模块，被配置为：通过Hough变换圆检测法对去噪处理后的二维断层图像进行扫描，确定二维断层图像中颗粒截面圆的圆心坐标；以圆心坐标为基准，通过逐圈半径扫描法，获取二维断层图像中颗粒截面圆的中位线半径；基于颗粒截面圆的圆心坐标和中位线半径，获取基准二维断层图像；
[0032]三维可视化重构模块，被配置为：根据基准二维断层图像，获取三维颗粒体系的三维视图。
[0033]第三方面，本专利技术提供了一种电子设备；
[0034]一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计
算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述三维颗粒体系重构方法的步骤。
[0035]第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质；
[0036]一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述三维颗粒体系重构方法的步骤。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0038]本专利技术提供的技术方案，利用Hough圆检测法获取二维断层图像中各截面圆的圆心坐标，同时提出了逐圈半径扫描法用以得到颗粒边缘，消除了折射率匹配层析扫描中激光面厚度带来的影响，精确获取图像中各截面圆的半径值；能够准确的获取三维颗粒体系的位置信息和分布信息，高效准确的进行三维颗粒体系的重构。
附图说明
[0039]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0040]图1为本专利技术实施例提供的流程示意图；
[0041]图2为本专利技术实施例提供的二维断层图像示意图，其中，(a)为原图像；(b)为降噪处理后的图像；
[0042]图3为本专利技术实施例提供的二维断层图像上颗粒截面圆示意图，其中，(a)为激光片激活颗粒示意图，(b)为相机记录颗粒示意图，(c)为实验中相机记录颗粒示例图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维颗粒体系重构方法，其特征在于，包括：获取三维颗粒体系的二维断层图像，对二维断层图像进行去噪处理；其中，二维断层图像包含三维颗粒体系的颗粒截面圆信息；通过Hough变换圆检测法对去噪处理后的二维断层图像进行扫描，确定二维断层图像中颗粒截面圆的圆心坐标；以圆心坐标为基准，通过逐圈半径扫描法，获取二维断层图像中颗粒截面圆的中位线半径；基于颗粒截面圆的圆心坐标和中位线半径，获取基准二维断层图像；根据基准二维断层图像，获取三维颗粒体系的三维视图。2.如权利要求1所述的三维颗粒体系重构方法，其特征在于，所述对所述二维断层图像进行去噪处理包括：构造离散滤波器，将二维断层图像与离散滤波器卷积，获取离散滤波后的二维断层图像；对离散滤波后的二维断层图像进行阈值分割，获取去噪处理后的二维断层图像。3.如权利要求2所述的三维颗粒体系重构方法，其特征在于，所述构造离散滤波器包括：构造零级函数并对零级函数进行采样，获取圆心坐标数组；基于圆心坐标数组，通过离散三角函数法构建离散滤波器。4.如权利要求1所述的三维颗粒体系重构方法，其特征在于，所述以圆心坐标为基准，通过逐圈半径扫描法，获取二维断层图像中颗粒截面圆的中位线半径包括：基于降噪处理后的二维断层图像，以圆心坐标为基准，根据像素点的灰度值，遍历预设半径范围内的所有像素点，确定颗粒截面圆的内径和外径；根据颗粒截面圆的内径和外径，获取颗粒截面圆的中位线半径。5.如权利要求1所述的三维颗粒体系重构方法，其特征在于，所述基于颗粒截面圆的圆心坐标和中位线半径，获取基准二维断层图像具体为：将颗粒截面圆的中位线半径作为颗粒截面圆的半径，确定颗粒截面圆的尺寸信息；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凡秀，王远，刘雨欣，孙洁，钟宜辰，高新亚，张兆军，王壮壮，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：