[发明专利]一种非织造布微观结构的三维重建方法

权利要求书

1.一种非织造布微观结构的三维重建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、采集非织造布样本的多焦面序列图像；

S2、所述多焦面序列图像经数据处理得到纤维结构的深度图；

S3、所述深度图经数据处理后分割出多个单根纤维，并对单根纤维中因遮挡而导致的缺失部分进行修复；

S4、根据修复后的单根纤维，提取纤维结构在三维空间中的纤维中轴和纤维边缘，计算纤维中轴与纤维边缘的距离作为纤维半径；

S5、绘制半径大小为所述纤维半径的球面，使所述球面沿着所述纤维中轴线滚动，球面包络成管状纤维的三维模型。

2.根据权利要求1所述的一种非织造布微观结构的三维重建方法，其特征在于，所述步骤S2中采用聚焦深度算法对所述多焦面序列图像进行数据处理得到纤维结构的深度图，具体包括以下步骤：

S11、获取原始非织造布信息，根据所述原始非织造布信息裁剪出目标尺寸的非织造布样本；

S12、通过光学显微镜采集所述非织造布样本的多焦面序列图像。

3.根据权利要求2所述的一种非织造布微观结构的三维重建方法，其特征在于，所述光学显微镜连接有数码相机、步进电机和计算机。

4.根据权利要求1所述的一种非织造布微观结构的三维重建方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、计算多焦面序列图像中每一个像素点的清晰度；

S22、通过阈值分割提取满足预设的清晰度阈值的纤维结构；

S23、比较每帧图像的同一个坐标位置的像素点的清晰度，记录清晰度最大的像素点所在图层号、该帧图像前后的图像的图层号及对应像素点的清晰度；

S24、通过高斯插值算法估计像素最佳聚焦位置，根据像素最佳聚焦位置计算得到纤维结构的深度图。

5.根据权利要求4所述的一种非织造布微观结构的三维重建方法，其特征在于，所述步骤S21中通过将Sobel算子作为清晰度评价函数来计算清晰度，具体公式如下所示：

G_x＝f(x+1,y-1)+2*f(x+1,y)+f(x+1,y+1)-f(x-1,y-1)+2*f(x-1,y)+f(x-1,y+1)

其中，G_x和G_y分别为像素点垂直和水平方向的梯度，(x,y)为像素点的坐标，G为像素点的梯度值，通过像素点的梯度值反映像素点的清晰度。

6.根据权利要求4所述的一种非织造布微观结构的三维重建方法，其特征在于，所述步骤S24中像素最佳聚焦位置的计算公式如下所示：

其中，为像素最佳聚焦位置，m为清晰度最大值对应的像素点所属的图层号，F_m-1、F_m、F_m+1为清晰度最大值及其前后图像上同一个坐标位置的清晰度，满足F_m≥F_m-1，F_m-1≥F_m+1，d_m、d_m-1、d_m+1分别为清晰度最大值所属图像的序号及其相邻两帧图像的序号。

7.根据权利要求1所述的一种非织造布微观结构的三维重建方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、根据区域生长算法处理所述深度图分割出多个单根纤维；

S32、根据边界跟踪算法标记单根纤维之间的纤维连通域；

S33、将纤维连通域进行连接完成对因遮挡而导致的缺失部分的修复。