[發(fā)明專利]一種土體微觀結(jié)構(gòu)三維重建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410609330.0
• 申請(qǐng)日: 2014-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN104331922A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉軍;謝曉婷;袁高昂;楊碩;王曉華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 景麗娜

1.一種土體微觀結(jié)構(gòu)三維重建方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、土樣獲取：獲取需進(jìn)行三維重建的土樣；所述土樣為圓柱狀土體試樣；

步驟二、土樣分層掃描：采用掃描電鏡，由上至下對(duì)步驟一中所述土樣進(jìn)行分層掃描；所述土樣由上至下分為多個(gè)掃描面，多個(gè)所述掃描面均為水平面且其均與所述土樣的中心軸線呈垂直布設(shè)，上下相鄰兩個(gè)所述掃描面之間均為一個(gè)打磨層，且多個(gè)所述掃描面的掃描方法均相同，多個(gè)所述掃描面中位于最上部的掃描面為頂部掃描面；所述土樣的分層掃描過程如下：

步驟201、頂部掃描面掃描，包括以下步驟：

步驟2011、頂部掃描面獲取：對(duì)步驟一中所述土樣的頂端進(jìn)行切割、磨平和拋光處理，獲得所述頂部掃描面；

步驟2012、電鏡掃描：采用掃描電鏡且分多個(gè)區(qū)域，對(duì)步驟2011中所述頂部掃描面進(jìn)行掃描，獲得所述頂部掃描面的多幅電鏡掃描圖像；

步驟2013、掃描圖像拼接：將步驟2012中多幅所述電鏡掃描圖像均傳送至數(shù)據(jù)處理設(shè)備，并采用所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備對(duì)多幅所述電鏡掃描圖像進(jìn)行拼接，獲得所述頂部掃描面的整幅電鏡掃描圖像；

步驟202、下一個(gè)掃描面掃描，包括以下步驟：

步驟2021、下一個(gè)掃描面獲取：上一個(gè)掃描面電鏡掃描完成后，由上至下對(duì)所述土樣進(jìn)行打磨，并對(duì)打磨完成后的打磨面進(jìn)行磨平和拋光處理，獲得下一個(gè)掃描面；

步驟2022、電鏡掃描：采用掃描電鏡且分多個(gè)區(qū)域，對(duì)步驟2021中所獲得的掃描面進(jìn)行掃描，獲得該掃描面的多幅電鏡掃描圖像；

步驟2023、掃描圖像拼接：將步驟2022中多幅所述電鏡掃描圖像均傳送至數(shù)據(jù)處理設(shè)備，并采用所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備對(duì)多幅所述電鏡掃描圖像進(jìn)行拼接，獲得步驟2021中所述掃描面的整幅電鏡掃描圖像；

步驟203、多次重復(fù)步驟步驟202，直至完成步驟一中所述土樣的所有掃描面的掃描過程；

本步驟中，土樣分層掃描完成后，獲得多幅整幅電鏡掃描圖像；多幅所述整幅電鏡掃描圖像分別為多個(gè)所述掃描面的電鏡掃描圖像，且多幅所述整幅電鏡掃描圖像分別與多個(gè)所述掃描面一一對(duì)應(yīng)；

步驟三、電鏡掃描圖像排序：采用所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備，且按照步驟二中進(jìn)行土樣分層掃描時(shí)的掃描先后順序，對(duì)步驟二中所獲得多個(gè)所述掃描面的整幅電鏡掃描圖像進(jìn)行排序；

步驟四、圖像定位：采用所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備，并結(jié)合所述土樣中多個(gè)掃描面的布設(shè)位置，對(duì)步驟三中排序后的多幅所述整幅電鏡掃描圖像的位置進(jìn)行確定；

步驟五、三維重構(gòu)：步驟四中圖像定位完成后，采用所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備且調(diào)用三維重建模塊，對(duì)多幅所述整幅電鏡掃描圖像進(jìn)行處理，獲得步驟一中所述土樣的三維空間模型。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種土體微觀結(jié)構(gòu)三維重建方法，其特征在于：步驟一中進(jìn)行土樣獲取時(shí)，先采用圓柱狀取土器從待測(cè)區(qū)域切取土樣，待所切取土樣干燥后，采用環(huán)氧樹脂混合液對(duì)所切取土樣進(jìn)行固化處理；所述環(huán)氧樹脂混合液由環(huán)氧樹脂、丙酮、乙二胺和鄰苯二甲酸二丁酯按照100︰(130～170)︰(6～8)︰(1.8～2.2)的體積比均勻混合而成。

3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種土體微觀結(jié)構(gòu)三維重建方法，其特征在于：步驟二中進(jìn)行土樣分層掃描時(shí)，還需采用能譜儀，獲取多個(gè)所述掃描面的能譜圖；步驟二中每幅整幅電鏡掃描圖像中均包含多個(gè)掃描對(duì)象的掃描圖像，所述掃描對(duì)象為土體顆粒或孔隙；

步驟二中土樣分層掃描完成后，還需根據(jù)多個(gè)所述掃描面的能譜圖，對(duì)每幅整幅電鏡掃描圖像中各土體顆粒的材質(zhì)進(jìn)行確定；并根據(jù)土體顆粒的材質(zhì)確定結(jié)果，調(diào)用屬性信息標(biāo)注模塊，在每幅電鏡掃描圖像中標(biāo)注出各土體顆粒的材質(zhì)。

4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種土體微觀結(jié)構(gòu)三維重建方法，其特征在于：步驟五中進(jìn)行三維重構(gòu)之前，先調(diào)用圖像邊界提取模塊，對(duì)多幅所述整幅電鏡掃描圖像分別進(jìn)行圖像邊界提取，提取出各幅整幅電鏡掃描圖像中所有土體顆粒的邊界線；

步驟五中進(jìn)行三維重構(gòu)時(shí)，先根據(jù)步驟四中的圖像定位結(jié)果，將多幅所述整幅電鏡掃描圖像由上至下排列；之后，結(jié)合所述土樣中多個(gè)掃描面的布設(shè)位置和所述土樣的三維空間模型的高度，再調(diào)用三維重建模塊，對(duì)經(jīng)圖像邊界提取的多幅所述整幅電鏡掃描圖像進(jìn)行處理。