Главная Наука и технологии Ученые научились восстанавливать яблоко по срезу

Ученые научились восстанавливать яблоко по срезу

0
0
2

Сотрудники Института физики Земли РАН, Казанского федерального университета, Левенского университета и других исследовательских организаций России и Бельгии показали, что методы моделирования пористых сред подходят для того, чтобы определять трехмерное строение продуктов питания. С их помощью ученые сделали 3D-реконструкцию яблока по нескольким снимкам его срезов. У метода есть ряд ограничений, но в случае однородных по своей структуре продуктов он вполне точно описывает их строение при весьма ограниченном объеме исходных данных. Научная статья опубликована в Journal of Food Engineering. Исследование частично поддержано грантом РНФ.

У пищи, как и у других материальных объектов, есть физические свойства: вязкость, степень однородности, плотность и другие. Они в немалой степени определяют вкус еды и время ее хранения. Поэтому бывает важно и полезно знать трехмерную структуру пищи. Ее можно определить с помощью рентгеновской микротомографии, но для этого обязательно нужно иметь образец того продукта, который мы хотим исследовать. Поскольку это не всегда возможно, необходим метод, позволяющий создать 3D-реконструкцию объекта по ограниченному количеству данных о нем — например, по нескольким снимкам его поверхности.

В физике пористых сред существуют подходы, позволяющие это сделать, — так называемые корреляционные функции. Их используют при оценке структуры нефтеносных пород. Двумерные изображения их микроскопической структуры обрабатывают на компьютере, и каждому элементу такого изображения задают математическое выражение. Снимок после его «математического описания» представляет собой набор статистических дескрипторов. Специальный алгоритм создает трехмерную модель, имеющую тот же набор дескрипторов.

Ученые научились восстанавливать яблоко по срезу

Авторы работы применили корреляционные функции к снимкам двух съедобных объектов — яблока и кекса. Микрофотографии срезов этих объектов продемонстрировали, какого размера у них поры, как они расположены, какую имеют форму и т. д. Оказалось, что структура кекса неоднородна в том смысле, что поры в нем распределены неравномерно: где-то они заметно крупнее, где-то — существенно мельче. Поэтому создать его трехмерную модель с помощью корреляционных функций не удалось. Зато 3D-структуру яблока этим методом восстановили вполне корректно: результат моделирования совпал с данными, полученными при непосредственном «просвечивании» яблок рентгеновской микротомографией.

У метода корреляционных функций есть еще один недостаток, кроме того, что он подходит только для однородных сред. По словам одного из авторов статьи, Кирилла Герке, это вычислительная затратность: «используемый метод… требует гораздо больше времени, чем существующие подходы, например, с использованием искусственного интеллекта. С другой стороны, у разработанного нами подхода есть основное преимущество, которое, по нашему мнению, перевешивает недостатки: он строго описывает структуру исследуемого объекта».

Источник

Загрузить больше публикаций
Загрузить еще от Денис Владимиров
Загрузить еще в Наука и технологии

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.