[發明專利]一種基于三維信息的固態纖維類特征檢測方法

在審

• 申請號: 202111579611.2
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114037722A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 徐帥帥;馬爽;胡志杰;黃浩如;王效靈;潘偉春
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/136;G06T3/40;G06V10/46;G06V10/26
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發明公開了一種基于三維信息的固態纖維類特征檢測的方法，屬于纖維類固體三維重建技術領域。本發明以通過獲取連續的纖維類固體切片圖像，然后利用數字圖像處理相關知識對圖像進行預處理，將重建目標分割出背景；接著使用本發明所述固體纖維類特征檢測算法，將相鄰切片圖像，一定領域內重建目標特征進行檢測，并將具有高度特征相似性的目標進行匹配；搭建三維重建平臺，利用三維重建算法，輸出固態纖維類的重建模型。本發明解決了纖維類固體物理性質難以觀察得到的技術難題，并提高了重建后固態纖維類模型的準確性。

技術領域

本發明涉及纖維類為代表的線狀結構在固體空間中的分布通過特征檢測的三維重建方法再現。

背景技術

由于固體的不透光性，常用的光學方法無法獲取其完整的結構信息。傳統的固體組織分析一般是通過二維照片推測其三維空間結構，但是這種推測方法主要依賴于經驗和主觀因素，這就使得推測出來的三維空間結構與真實情況存在一定的差異。因此，要消除這種差異，就需要采用精確度更高、主觀性更小、更加科學的方法。

三維重建技術可以很好的解決上述問題，醫學上利用核磁共振等方法獲取特定的物理信息并重建出所有的人體組織和器官；材料學方面應用激光共聚焦掃描獲取材料的序列二維圖像進而進行三維重建。

但是以纖維類為代表的固體領域中，一是無法利用物理方面信息差異去區分其不同，因此無法利用核磁共振測量法；二是絕大部分樣品不透明，利用激光共聚焦只能進行表面的掃描取樣分析，極大降低了重建的精度，這就阻礙了三維重建技術在纖維類固體方面的普及和應用。

纖維類固體可以利用組織切片機進行連續切片，染料染色，顯微鏡成像。面團這種纖維類結構就可以通過這種三維重建的方法再現，并合理地解釋面團膨脹、松弛等現象。這種方法不但可以保證切片組織的連續性和均一性，而且通過特異性染料染色會更加清晰地顯示出切片組織的二維圖像。利用組織切片法可以很好地解決因固體不透明性給重建帶來的技術問題，并通過三維重建技術將纖維類固體的空間結構更加精準地呈現出來，幫助增進研究人員對纖維類固體物質的進一步了解，極大地推動了纖維類固態體系的研究進展和技術創新。

發明內容

為了增進在食品領域中纖維類固態體系的空間結構的認知，本發明提出一種基于三維信息的固態纖維類特征檢測的方法。用于解決了纖維類為代表的固體領域中，無法利用物理方面的信息差異區分其不同，大部分樣品的不透明性，難以獲取微米級的連續切片的問題。

本發明解決技術問題所采取的技術方案為：

步驟(1).圖像采集和圖像預處理；

步驟(2).采用圖像分割、特征提取將重建目標的特征信息從背景中提取，將提取出的目標進行標號并在一定鄰域范圍內進行特征匹配；

步驟(3).將多張圖像的特征數據整合進三維空間；

步驟(4).搭建三維重建平臺，輸出纖維的三維重建模型，從重建后的模型中提取纖維的物理信息。

本發明的有益效果：

本發明利用激光聚焦能進行表面的掃描取樣分析，提出了一種相鄰切片圖像，一定鄰域內重建目標區域的特征檢測與匹配算法，通過相鄰切片之間重建目標的特征匹配，提高了固態纖維類重建模型的準確性。

本發明重建出以纖維類為代表的三維模型，有利于分析微觀結構中纖維的形態、大小等物理信息對其本身性質的影響。固態纖維類的三維重建，將纖維類固體的空間結構更加精準地呈現出來，并通過單位轉換測量，得到纖維的物理信息，推動了纖維類固體的研究進展和技術創新。

附圖說明

圖1為纖維結構三維重建流程圖；

圖2為特征提取與匹配算法流程圖；

圖3為相鄰圖像特征配對示意圖；

圖4為移動立方體圖。