基于SEM圖片的粘性土壤微觀結(jié)構(gòu)三維重建技術(shù)研究.pdf

1、三維重建技術(shù)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域,已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)以及社會(huì)生活中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用特點(diǎn),三維重建技術(shù)在算法難度、工作量或者信息源獲取方式等方面各不相同。根據(jù)單幅圖像的明暗變化恢復(fù)物體三維形狀(ShapefromShading),由于其只需要物體的一張灰度圖像就能還原物體的三維表面形貌,近年來(lái)在理論研究與實(shí)踐應(yīng)用中都得到了不斷的發(fā)展和完善。
　　 在土木工程中,粘性土壤的微觀結(jié)構(gòu)是決定土壤力學(xué)特性的一個(gè)重要因素

2、,通過(guò)掃描電鏡(SEM)可以得到粘性土壤微觀結(jié)構(gòu)的SEM圖像。SEM圖像是一個(gè)具有256級(jí)灰度的圖像,通過(guò)該圖像能夠?qū)ν寥牢⒂^結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行定性分析,或者在一定程度上的定量分析。在傳統(tǒng)應(yīng)用中,通常是先將灰度圖像通過(guò)一個(gè)設(shè)定的灰度閾值,轉(zhuǎn)化成黑白圖像再進(jìn)行分析計(jì)算。傳統(tǒng)的算法過(guò)程忽略了圖像中包含的大量三維信息(表面高程、陰影等),不能充分利用圖像中包含的信息。能否從SEM圖像中包含的信息還原粘性土壤的三維微觀結(jié)構(gòu),正是本文將要討論的內(nèi)容。<

3、br>　　 通過(guò)土壤微觀結(jié)構(gòu)的SEM圖像還原其三維結(jié)構(gòu)屬于SFS算法中的一種,只要合理利用圖像中的灰度信息,就有可能建立土壤的三維微觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)掃描電鏡原理知SEM圖像不但包含了陰影信息,而且還直接包含了樣品的高程變化信息,這些信息都是與三維結(jié)構(gòu)息息相關(guān)的。據(jù)此本文提出了高程還原算法和法向量還原算法兩種三維重建方法還原土壤微觀結(jié)構(gòu)。高程法主要利用圖像中包含的高程信息,而法向量法這主要根據(jù)朗伯特光照模型,利用圖像中包含的陰影信息達(dá)到三維