1.一种基于三维图像处理的大米质量检测方法,其特征在于,所述方法包括:采用CT扫描仪获取大米横截面图像;
对所述大米横截面图像进行预处理,将谷壳和米粒分离,并根据大米横截面图像、分离出的米粒进行处理,分离出米粒的垩白和非垩白部分;
根据预处理后的大米横截面图像采用移动立方体方式重建出米粒的三维点云图像;
根据米粒的三维点云图像和预设米粒数,采用聚类算法将米粒分离成单粒米,得到每个米粒的三维点云数据;
根据每个米粒的三维点云数据采用三角剖分法进行三角网格化,得到每个米粒三角网格化数据;
根据每个米粒三角网格化数据,计算每个米粒的表面积和体积,然后计算米粒的二维垩白率和三维垩白率;
根据每一粒米的三角网格化数据计算最小有向包围盒,并根据最小有向包围盒计算米粒的长、宽、高。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述大米横截面图像进行预处理,将谷壳和米粒分离,并根据大米横截面图像、分离出的米粒进行处理,分离出米粒的垩白和非垩白部分,包括:对所述大米横截面图像采用高斯滤波滤除噪声,调整滤波后的图像的对比度,并进行二值化处理,寻找轮廓后去除谷壳,分离出米粒;
将分离出的米粒采用掩模与大米横截面图像进行与运算,分离出米粒的垩白和非垩白部分。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据预处理后的大米横截面图像采用移动立方体方式重建出米粒的三维点云图像,包括:从预处理后的大米横截面图像中提取等值面;
通过拉普拉斯去噪平滑网格,并计算等值面的单位法向量;
从等值面上获取纹理后映射几何数据,得到每个米粒的三维点云图像。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,从预处理后的大米横截面图像中提取等值面,包括:将预处理后的大米横截面图像看成是空间中连续的立方体;
按照顺序遍历空间中所有的立方体,根据立方体中每一个顶点的顶点坐标和顶点处的值,提取出立方体内的等值面;
将所有立方体内的等值面组合起来,得到完整连续的等值面轮廓。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据每个米粒的三维点云数据采用三角剖分法进行三角网格化,得到每个米粒三角网格化数据,包括:根据每个米粒的三维点云数据构建初始凸包,在点I、点J以及点K之间进行参数循环计算,得到形成三角面片的点集合;点I、点J以及点K是三维点云数据中的任意三点;
对生成的凸包做三角剖分,得到以凸包中点为顶点的凸三角形;
根据凸三角形采用离散点内插算法,形成三角面片,完成三角网格的构建。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据每个米粒三角网格化数据,计算每个米粒的表面积和体积,然后计算米粒的二维垩白率和三维垩白率,包括,根据每个米粒三角网格化数据,计算垩白部分和米粒整体上的每个三角形的三条边的边长,利用海伦公式计算每个三角形的面积;
将每个米粒三角网格化数据中垩白部分的所有三角形的面积进行求和,得到垩白部分的表面积,将米粒三角网格化数据中的所有三角形的面积进行求和,得到米粒整体的表面积;
根据垩白部分的表面积和米粒整体的表面积,计算米粒的二维垩白率,所述二维垩白率的计算表达式为:其中, 表示米粒的二维垩白率, 表示垩白部分的表面积, 表示米粒整体的表面积;
根据米粒三角网格化数据,计算垩白部分的体积和米粒整体的体积;
根据垩白部分的体积和米粒整体的体积,计算米粒的三维垩白率,所述三维垩白率的计算表达式为:其中, 表示三维垩白率, 表示垩白部分的体积, 表示米粒整体的体积。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据米粒三角网格化数据,计算垩白部分的体积和米粒整体的体积,包括:根据米粒三角网格化数据采用四面体法计算体积,计算垩白部分的体积和米粒整体的体积;其中,采用四面体法计算垩白部分的体积和米粒整体的体积具体包括步骤:在确保每个米粒网格面片为凸三角形的前提下,确定米粒的一个顶点坐标,计算由顶点坐标与米粒网格面片确定的四面体的体积,将所有四面体的体积累加,得到米粒整体的体积;
确保每个垩白网格面片为凸三角形的前提下,确定垩白部分的一个顶点坐标,将顶点与垩白部分网格面片确定的四面体计算体积,将所有四面体的体积累加,得到垩白部分的体积。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据每一粒米的三角网格化数据计算最小有向包围盒,并根据最小有向包围盒计算米粒的长、宽、高,包括:根据米粒的三角网格化数据上所有凸壳的顶点坐标向量获取平均向量,将平均向量作为包围盒的中心位置,包围盒的中心位置为:其中, 为包围盒的中心位置, 为第i个三角形的顶点, n为三角形面的个数;
根据所述平均向量计算出协方差矩阵及协方差矩阵的特征向量;
将三个特征向量进行单位简化后的结构设定为凸壳最小有向包围盒的局部坐标的三个轴向;
将凸壳的所有顶点分别在三个轴向上投影,找到三个轴向上的最大投影距离和最小投影距离;
根据三个轴向上的最大投影距离和最小投影距离,确定最小有向包围盒的中心;
将要包围的几何体的顶点向三个轴向上投影,找出各轴向的投影区;
根据各轴向的投影区的长度确定最小有向包围盒的尺寸,并根据最小有向包围盒的尺寸,得到米粒的长、宽、高。
9.一种基于三维图像处理的大米质量检测装置,其特征在于,所述装置包括:CT扫描图像获取模块,用于采用CT扫描仪获取大米横截面图像;
图像预处理模块,用于对所述大米横截面图像进行预处理,将谷壳和米粒分离,并根据大米横截面图像、分离出的米粒进行处理,分离出米粒的垩白和非垩白部分;
米粒的三维建模模块,用于根据预处理后的大米横截面图像采用移动立方体方式重建出米粒的三维点云图像;根据米粒的三维点云图像和预设米粒数,采用聚类算法将米粒分离成单粒米,得到每个米粒的三维点云数据;根据每个米粒的三维点云数据采用三角剖分法进行三角网格化,得到每个米粒三角网格化数据;
垩白率确定模块,用于根据每个米粒三角网格化数据,计算每个米粒的表面积和体积,然后计算米粒的二维垩白率和三维垩白率;
米粒长宽计算模块,用于根据每一粒米的三角网格化数据计算最小有向包围盒,并根据最小有向包围盒计算米粒的长、宽、高。
10.一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法。