[發明專利]一種基于輪廓圖像的馬鈴薯三維建模方法

有效

• 申請號: 201711483268.5
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108053485B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 饒秀勤;高迎旺;宋晨波;應義斌;徐惠榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30;G06F30/23
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于輪廓圖像的馬鈴薯三維建模方法。首先拍攝旋轉角度相隔90°的兩幅馬鈴薯圖像，利用圖像處理方法分別對兩幅圖像中的馬鈴薯對象進行輪廓提取和角點檢測；將所有角點作為候選點，通過篩選后得到特征點。然后將特征點標定并輸入建模軟件，用于生成馬鈴薯外形骨架；最后創建并拾取閉合曲面，對其進行實體化，可得到馬鈴薯三維幾何模型。本發明避免了橢球形農業物料常用三維建模方法精度低、成本高、速度慢等缺點，可快速準確地獲取馬鈴薯三維幾何模型，為其在有限元軟件中的進一步分析奠定基礎。

技術領域

本發明涉及一種馬鈴薯圖像處理方法，尤其是涉及了一種基于輪廓圖像的馬鈴薯三維建模方法。

背景技術

在利用有限元分析(Finite element analysis，FEA)解決農業工程問題時，農業物料幾何結構能否準確描述是影響FEA分析結果很重要的一個因素，尤其是對于如馬鈴薯的形狀不規則、結構不均一的物料。為簡化計算，一些研究學者將不規則物料形狀近似為規則的矩形、橢圓形、圓柱形或球形以便于分析。但是這樣的簡化會造成模擬結果不準確。有學者利用核磁共振成像技術結合圖像處理的方法用來建模(Sandrom,G.,P.Emmanuel andS.Vivianao.Geometry modelling of food materials from magnetic resonanceimaging[J].Journal of Food Engineering,(2008),88(4):561-567.)，這種方法對具有復雜外形和各向異性組分的材料建模精度較高，但是操作復雜且成本較高。激光掃描技術(Ahmadi E.Viscoelastic finite element analysis of the dynamic behavior ofapple under impact loading with regard to its different layers[J].ComputersElectronics in Agriculture,2016,121(C):1-11.Celik,H.K.Determination of bruisesusceptibility of pears(Ankara variety)to impact load by means of FEM-basedexplicit dynamics simulation[J].Postharvest BiologyTechnology,(2017),128:83-97.)也可用于建立物料模型，這種方法精度較高，但同樣具有成本高且耗時長的缺點。有學者(Dintwa E,Zeebroeck MV,Ramon H,Tijskens E.Finite element analysis of thedynamic collision of apple fruit[J].Postharvest BiologyTechnology,2008,49(2):260-276.)為建立蘋果的幾何模型，直接測量水果三層組織(果皮、果肉和果核)的尺寸得到蘋果模型的草圖。相似地，Li等(2013)(Li,Z.,P.Li,H.Yang and J.Liu.Internalmechanical damage prediction in tomato compression using multiscale finiteelement models[J].Journal of Food Engineering,(2013),116(3):639-647.)和顧麗霞等(2012)(顧麗霞，王春光，劉海超等.基于PeoE 5.0的不規則馬鈴薯建模仿真研究[J].農機化研究，(2012)，12:32-39.)將樣品剖開放置在紙面上，手繪外形輪廓，并通過觀察輪廓曲線變化趨勢選擇特征點。后來，在此基礎上，Li等(2016)(Li Z,Wang Y.A multiscalefinite element model for mechanical response of tomato fruits[J].PostharvestBiologyTechnology,2016,121:19-26.)利用數碼相機和圖像處理技術進行了改進。但對于特征點的獲取沒有描述。

發明內容