[發明專利]基于粒子群優化與貝塞爾曲線的顆粒形狀模擬方法及系統

有效

• 申請號: 202110264516.7
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113033085B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 賴正首;黃林沖;黃帥
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/06;G06F119/14
• 代理公司: 廣東合方知識產權代理有限公司 44561
• 代理人: 許建成

1.一種基于粒子群優化與貝塞爾曲線的顆粒形狀模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

利用分類器對獲取的待處理圖像進行圖像分割，獲得單個顆粒的圖像；

針對于單個顆粒的圖像，提取顆粒的邊界點，并基于設定的貝塞爾曲線段的數量，將提取到的若干個邊界點劃分為多個子集；

基于貝塞爾曲線將所述子集進行擬合，且在擬合過程中基于粒子群優化算法確定擬合的最優控制點，所述基于貝塞爾曲線將所述子集進行擬合，且在擬合過程中基于粒子群優化算法確定擬合的最優控制點的步驟，包括：針對于每個子集，所有的邊界點組成一個線段，針對于每個線段，分別基于該線段兩端的端點做切線，并求取兩條切線的交點；將原始圖像覆蓋面積與擬合貝塞爾曲線覆蓋面積的重疊差值定義為擬合的損失；定義變量x₁和x₂，分別為線段Q₀ Q₁和Q₂ Q₃的長度，執行粒子群優化算法，通過最小化損失確定點Q₁和Q₂的位置，最小化損失對應的位置點Q₁和Q₂即為最優控制點；其中，Q₀、Q₃分別為線段的兩個端點，Q₁和Q₂分別位于端點與交點之間；重復上述步驟，直至所有的邊界點子集均被貝塞爾曲線擬合完成；

基于所述最優控制點形成封閉的顆粒形狀輪廓，完成顆粒形狀模擬。

2.根據權利要求1所述的基于粒子群優化與貝塞爾曲線的顆粒形狀模擬方法，其特征在于，所述待處理圖像為CT圖像。

3.根據權利要求1所述的基于粒子群優化與貝塞爾曲線的顆粒形狀模擬方法，其特征在于，所述針對于單個顆粒的圖像，提取顆粒的邊界點，并將提取到的若干個邊界點劃分為多個子集的步驟，包括：

利用單個顆粒的圖像，提取顆粒的邊界點，并尋找邊界點的凸包作為顆粒的外輪廓；

給定貝塞爾曲線段的數量，確定每個貝塞爾曲線段末端的支持方向；

找到每個支持方向的支持點，并將這些支持點作為分割位置，通過分割位置將若干個邊界點劃分為多個子集。

4.根據權利要求3所述的基于粒子群優化與貝塞爾曲線的顆粒形狀模擬方法，其特征在于，在若完成顆粒形狀模擬后還包括步驟：

判斷是否達到設定的模擬精度，如果否，則增加貝塞爾曲線段的數量，并基于新的數量將若干個邊界點劃分為多個子集，以及重新進行貝塞爾曲線擬合。