Текст уведомления здесь

Ученые научились восстанавливать яблоко по срезу

А вот с кексом ничего не вышло.
Добавить в закладки
Комментарии

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.

Изображение: Кирилл Герке / Открытая наука

Изображение: Кирилл Герке / Открытая наука

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».

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы