本發(fā)明涉及三維重構(gòu)，尤其涉及的是月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法、系統(tǒng)、終端及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、覆蓋于月球表面的月壤作為資源主要承載體，幾乎涵蓋固體礦物、水冰等所有資源。月壤顆粒形貌復(fù)雜且不同于地球顆粒，月壤顆粒形貌包含了諸多信息。然而由于月壤顆粒的尺寸較小，目前主要通過計(jì)算機(jī)斷層掃描（ct）、白光干涉、三維激光掃描等技術(shù)獲取月壤顆粒的三維形貌信息，成本高昂且不適用于批量獲取。

2、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法、系統(tǒng)、終端及介質(zhì)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中難以便捷、快速地獲取月壤顆粒的三維形貌信息的問題。

2、本發(fā)明解決問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法，所述方法包括：

4、獲取月壤顆粒集，其中，所述月壤顆粒集包括若干月壤顆粒；

5、對所述月壤顆粒集進(jìn)行拍攝，得到所述月壤顆粒集對應(yīng)的二維圖片；

6、對所述二維圖片進(jìn)行分割，得到各所述月壤顆粒分別對應(yīng)的顆粒圖片；

7、針對每一所述月壤顆粒，將該月壤顆粒的顆粒圖片輸入已訓(xùn)練的升維重構(gòu)模型，得到該月壤顆粒對應(yīng)的重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)；其中，所述升維重構(gòu)模型包括編碼器和解碼器；所述編碼器用于根據(jù)輸入的顆粒圖片，提取不同維度的若干特征圖；所述解碼器用于對各所述特征圖進(jìn)行三維反卷積，得到重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)。

8、在一種實(shí)施方式中，所述對所述二維圖片進(jìn)行分割，得到各所述月壤顆粒分別對應(yīng)的顆粒圖片，包括：

9、將所述二維圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖像，通過預(yù)設(shè)閾值將所述灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值化圖像；

10、對所述二值化圖像進(jìn)行分割，得到各所述月壤顆粒分別對應(yīng)的顆粒圖片。

11、在一種實(shí)施方式中，所述編碼器具體用于：

12、通過二維卷積層和最大池化層對輸入的顆粒圖片進(jìn)行特征提取，使得顆粒圖片的大小逐漸變小，同時(shí)特征維度逐漸變大，得到不同維度的若干特征圖。

13、在一種實(shí)施方式中，所述解碼器具體用于：

14、根據(jù)各所述特征圖生成若干輸入體素，通過三維反卷積層對各所述輸入體素進(jìn)行三維反卷積，使得體素大小逐漸變大，得到若干輸出體素；

15、根據(jù)各所述輸出體素生成重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)。

16、在一種實(shí)施方式中，所述已訓(xùn)練的升維重構(gòu)模型的生成方法：

17、獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，其中，所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集包括若干訓(xùn)練樣本和各所述訓(xùn)練樣本分別對應(yīng)的真實(shí)標(biāo)簽；所述訓(xùn)練樣本為顆粒圖片，所述真實(shí)標(biāo)簽為顆粒圖片對應(yīng)的真實(shí)的三維形貌數(shù)據(jù)；

18、將一個(gè)所述訓(xùn)練樣本輸入升維重構(gòu)模型，得到所述訓(xùn)練樣本對應(yīng)的重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)；

19、根據(jù)所述訓(xùn)練樣本對應(yīng)的真實(shí)標(biāo)簽和重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)計(jì)算二元交叉熵?fù)p失值和平均平方誤差損失值；

20、根據(jù)所述二元交叉熵?fù)p失值和所述平均平方誤差損失值，確定所述升維重構(gòu)模型的損失函數(shù)值；

21、判斷所述損失函數(shù)值是否滿足預(yù)設(shè)的訓(xùn)練要求，若不滿足，則根據(jù)所述損失函數(shù)值對所述升維重構(gòu)模型進(jìn)行更新；

22、繼續(xù)執(zhí)行將一個(gè)所述訓(xùn)練樣本輸入升維重構(gòu)模型的步驟，直至所述損失函數(shù)值滿足所述訓(xùn)練要求，得到所述已訓(xùn)練的升維重構(gòu)模型。

23、在一種實(shí)施方式中，所述獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，包括：

24、獲取預(yù)處理后的訓(xùn)練月壤顆粒集；其中，所述預(yù)處理包括除雜、篩分、以及干燥；所述訓(xùn)練月壤顆粒集包括若干訓(xùn)練月壤顆粒；

25、對所述訓(xùn)練月壤顆粒集進(jìn)行拍攝，得到二維圖片數(shù)據(jù)集；其中，所述二維圖片數(shù)據(jù)集包括各所述訓(xùn)練月壤顆粒分別對應(yīng)的顆粒圖片；

26、將所述訓(xùn)練月壤顆粒集放入固定容器進(jìn)行三維掃描，得到三維形貌集合體；

27、對所述三維形貌集合體進(jìn)行顆粒分割，得到三維形貌數(shù)據(jù)集；其中，所述三維形貌數(shù)據(jù)集包括各所述訓(xùn)練月壤顆粒分別對應(yīng)的真實(shí)的三維形貌數(shù)據(jù)；

28、根據(jù)所述二維圖片數(shù)據(jù)集和所述三維形貌數(shù)據(jù)集，得到所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。

29、在一種實(shí)施方式中，所述方法還包括：

30、對所述月壤顆粒的重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，其中，重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)可旋轉(zhuǎn)，且背景可渲染。

31、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

32、顆粒獲取模塊，用于獲取月壤顆粒集，其中，所述月壤顆粒集包括若干月壤顆粒；

33、圖像獲取模塊，用于對所述月壤顆粒集進(jìn)行拍攝，得到所述月壤顆粒集對應(yīng)的二維圖片；

34、圖像分割模塊，用于對所述二維圖片進(jìn)行分割，得到各所述月壤顆粒分別對應(yīng)的顆粒圖片；

35、三維重構(gòu)模塊，用于針對每一所述月壤顆粒，將該月壤顆粒的顆粒圖片輸入已訓(xùn)練的升維重構(gòu)模型，得到該月壤顆粒對應(yīng)的重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)；其中，所述升維重構(gòu)模型包括編碼器和解碼器；所述編碼器用于根據(jù)輸入的顆粒圖片，提取不同維度的若干特征圖；所述解碼器用于對各所述特征圖進(jìn)行三維反卷積，得到重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)。

36、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種終端，所述終端包括有存儲器和一個(gè)以上處理器；所述存儲器存儲有一個(gè)以上的程序；所述程序包含用于執(zhí)行如上述任一所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法的指令；所述處理器用于執(zhí)行所述程序。

37、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有多條指令，所述指令適用于由處理器加載并執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)如上述任一所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法的步驟。

38、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實(shí)施例僅需一臺拍照設(shè)備獲取月壤顆粒集的二維圖片，結(jié)合已訓(xùn)練的升維重構(gòu)模型，即可快速實(shí)現(xiàn)端到端的升維重構(gòu)，獲得重構(gòu)出的月壤顆粒的三維形貌數(shù)據(jù)，極大地降低了獲取月壤顆粒的三維形貌信息的時(shí)間和成本，并且適用于批量獲取的應(yīng)用場景。

技術(shù)特征：

1.一種月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法，其特征在于，所述對所述二維圖片進(jìn)行分割，得到各所述月壤顆粒分別對應(yīng)的顆粒圖片，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法，其特征在于，所述編碼器具體用于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法，其特征在于，所述解碼器具體用于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法，其特征在于，所述已訓(xùn)練的升維重構(gòu)模型的生成方法：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法，其特征在于，所述獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法還包括：

8.一種月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

9.一種終端，其特征在于，所述終端包括有存儲器和一個(gè)以上處理器；所述存儲器存儲有一個(gè)以上的程序；所述程序包含用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-7中任一所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法的指令；所述處理器用于執(zhí)行所述程序。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有多條指令，其特征在于，所述指令適用于由處理器加載并執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)如上述權(quán)利要求1-7中任一所述的月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了月壤顆粒的三維形貌識別及重構(gòu)方法、系統(tǒng)、終端及介質(zhì)，涉及三維重構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。方法包括：獲取月壤顆粒集；對月壤顆粒集進(jìn)行拍攝，得到月壤顆粒集的二維圖片；對二維圖片進(jìn)行分割，得到各月壤顆粒的顆粒圖片；將每一月壤顆粒的顆粒圖片輸入已訓(xùn)練的升維重構(gòu)模型，得到重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)；升維重構(gòu)模型包括編碼器和解碼器；編碼器用于根據(jù)輸入的顆粒圖片，提取不同維度的若干特征圖；解碼器用于對各特征圖進(jìn)行三維反卷積，得到重構(gòu)三維形貌數(shù)據(jù)。本發(fā)明僅需一臺拍照設(shè)備獲取月壤顆粒集的二維圖片，結(jié)合已訓(xùn)練的升維重構(gòu)模型，即可實(shí)現(xiàn)端到端的升維重構(gòu)，獲得月壤顆粒的三維形貌數(shù)據(jù)，降低了獲取三維形貌信息的時(shí)間和成本。

技術(shù)研發(fā)人員：李存寶,謝和平,趙江鵬,劉一飛,胡建軍,張世新,李俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14