[发明专利]土石混合体三维细观结构生成方法及系统

摘要

本发明提出一种土石混合体三维细观结构生成方法及系统，该方法包括对块石进行三维扫描，并根据扫描结果构建块石几何模型；根据块石属性信息、块石形态信息和块石几何模型建立块石三维模型数据库；根据需要生成的土石混合体三维细观结构模型的基本信息从块石三维模型数据库中获取块石样本；根据需要生成的土石混合体三维细观结构模型的模型类型建立土石混合体边界模型；依据预设块石投放约束条件，从块石样本中选择块石向土石混合体边界模型中进行投放以生成土石混合体三维细观结构模型；渲染、展示并输出土石混合体三维细观结构模型。根据本发明的实施例能够方便地实现土石混合体三维细观的精细化建模与分析。

主权项

一种土石混合体三维细观结构生成方法，其特征在于，包括以下步骤：对块石进行三维扫描，并根据扫描结果构建块石几何模型，其中，所述块石几何模型包括块石的点云数据和块石三维表面模型，并且所述对块石进行三维扫描，并根据扫描结果构建块石几何模型，进一步包括：以多个视角对块石进行扫描以得到所述块石在所述多个视角下的块石点云数据；对所述多个视角下的块石点云数据进行拼接；对拼接后的块石点云数据进行降噪以得到最终块石点云数据；根据所述最终块石点云数据构建所述块石三维表面模型，以将所述最终块石点云数据和所述块石三维表面模型组成块石几何模型，其中，利用非接触式结构光三维扫描装置对所述块石进行三维扫描以得到所述块石点云数据，以对不同角度扫描得到的所述块石点云数据进行拼接，并删除与块石无关的点云信息，所述非接触式结构光三维扫描装置为三维激光扫描仪、三位光栅扫描仪或三维结构光扫描仪；根据块石属性信息、块石形态信息和块石几何模型建立块石三维模型数据库，其中，根据所述块石属性信息录入并存储用于描述块石属性的数据信息，并且根据所述块石形态信息计算并存储块石的几何形态数据信息，以及根据所述块石几何模型录入并存储扫描得到的所述最终块石点云数据及重建后的块石三维表面模型；根据需要生成的土石混合体三维细观结构模型的基本信息从所述块石三维模型数据库中获取块石样本，其中，所述基本信息包括粒度组成信息、块石属性信息和模型类型，并且所述根据需要生成的土石混合体三维细观结构模型的基本信息从所述块石三维模型数据库中获取块石样本，进一步包括：输入所述需要生成的土石混合体三维细观结构模型的粒度组成信息；根据所述粒度组成信息计算得到生成所述土石混合体三维细观结构模型所需的各粒组块石实际重量；根据所述各粒组块石实际重量计算得到生成所述土石混合体三维细观结构模型所需的各粒组样本块石重量，其中，所述各粒组样本块石重量大于所述各粒组块石实际重量；根据所述各粒组样本块石重量及块石属性信息从所述块石三维模型数据库中获取块石样本；根据需要生成的土石混合体三维细观结构模型的模型类型建立土石混合体边界模型；依据预设块石投放约束条件，从所述块石样本中选择块石向所述土石混合体边界模型中进行投放以生成土石混合体三维细观结构模型，所述预设块石投放约束条件包括：块石的空间方位约束、块石投放的合理性判定约束和块石粒度特性判定约束，其中，块石空间方位是对块石进行随机投放时所需要的，包括块石投放时的形心坐标和产状，并且块石投放的合理性判定是对块石进行随机投放时是否满足客观实际情况进行的判定，以及粒度特性判定的目的是在对块石进行随机投放时，以保证每个粒组累积投放成功的块石重量不超过本粒组实际重量；以及渲染、展示并输出所述土石混合体三维细观结构模型。