在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中,基于工業(yè)CT切片圖像的快速反求技術(shù)(Reverse Engineering, RE)已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn),本文重點(diǎn)在于研究由工業(yè)CT切片輪廓數(shù)據(jù)生成可直接為快速原型制造設(shè)備所能接受的STL格式數(shù)據(jù)。本文針對(duì)其涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。首先,對(duì)工業(yè)CT切片圖像進(jìn)行了處理:選用中值濾波技術(shù)對(duì)本文切片圖像進(jìn)行平滑處理;采用適用于本文切片圖像的基于灰度直方圖的閾值分割方法;采用Canny算子對(duì)本文切片圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè);進(jìn)行了輪廓提取及輪廓跟蹤以獲取切片的輪廓數(shù)據(jù),并對(duì)提取的輪廓環(huán)進(jìn)行內(nèi)外環(huán)的判定,最后以.txt格式輸出截面輪廓的三維坐標(biāo),為生成STL文件奠定了基礎(chǔ)。其次,介紹了STL文件生成的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在輪廓配準(zhǔn)方面,采用基于輪廓層次編碼的分層配準(zhǔn)的斷層間輪廓配準(zhǔn)方法;針對(duì)工業(yè)CT測(cè)量的點(diǎn)云數(shù)據(jù),應(yīng)用基于曲率的算法進(jìn)行點(diǎn)云精簡(jiǎn);同時(shí)研究了層間三角面片填充的三種常用的算法,并根據(jù)本文需要選用并實(shí)現(xiàn)最大體積填充算法;端面三角劃分時(shí),將端面的輪廓環(huán)進(jìn)行分組,再對(duì)每組環(huán)進(jìn)行切分處理,使得每組環(huán)變成一個(gè)單一的外環(huán),對(duì)單一的外環(huán)按Delaunay算法進(jìn)行... 

【文章來(lái)源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

閾值分割效果

記錄這條輪廓線上點(diǎn)的坐標(biāo)，把這條輪廓線上所有點(diǎn)設(shè)置為背景，返回到第一步。本節(jié)以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)第6層切片數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行輪廓提取及輪廓跟蹤的結(jié)果如圖2.2、2.3所示。圖2.2 輪廓提取 圖2.3 輪廓跟蹤Fig2.2 Image of contour extracting Fig2.3 Image of contour tracing2.5 內(nèi)外環(huán)的判定輪廓提取后，得到被測(cè)實(shí)體的截面輪廓環(huán)，環(huán)的個(gè)數(shù)與截面的復(fù)雜程度密切相關(guān)。內(nèi)外環(huán)的判定即確定環(huán)與環(huán)的包含與被包含關(guān)系。任何實(shí)體進(jìn)行分割后截面上不會(huì)產(chǎn)生自相交或相互交叉的實(shí)體截面輪廓環(huán)，于是可以從該環(huán)中任取一點(diǎn)，若該點(diǎn)被包含在其它環(huán)中，則該環(huán)被其它環(huán)包含。在確定環(huán)的內(nèi)外環(huán)關(guān)系時(shí)，可以對(duì)環(huán)先進(jìn)行遍歷，具有 X、Y 軸方向最大、與最小值特征點(diǎn)的環(huán)確定它為外環(huán)，在判斷包含關(guān)系時(shí)可以省去對(duì)該外環(huán)的被包含處理。對(duì)每個(gè)環(huán)的包含次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并記錄包含與被包含關(guān)系。這樣就可以根據(jù)包含次數(shù)來(lái)確定該環(huán)是內(nèi)環(huán)還是外環(huán)，偶數(shù)次為外環(huán)，奇數(shù)次為內(nèi)環(huán)。判斷點(diǎn)是否被包含在一個(gè)環(huán)內(nèi)的方法很多

本節(jié)以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)第6層切片數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行輪廓提取及輪廓跟蹤的結(jié)果如圖2.2、2.3所示。圖2.2 輪廓提取 圖2.3 輪廓跟蹤Fig2.2 Image of contour extracting Fig2.3 Image of contour tracing2.5 內(nèi)外環(huán)的判定輪廓提取后，得到被測(cè)實(shí)體的截面輪廓環(huán)，環(huán)的個(gè)數(shù)與截面的復(fù)雜程度密切相關(guān)。內(nèi)外環(huán)的判定即確定環(huán)與環(huán)的包含與被包含關(guān)系。任何實(shí)體進(jìn)行分割后截面上不會(huì)產(chǎn)生自相交或相互交叉的實(shí)體截面輪廓環(huán)，于是可以從該環(huán)中任取一點(diǎn)，若該點(diǎn)被包含在其它環(huán)中，則該環(huán)被其它環(huán)包含。在確定環(huán)的內(nèi)外環(huán)關(guān)系時(shí)，可以對(duì)環(huán)先進(jìn)行遍歷，具有 X、Y 軸方向最大、與最小值特征點(diǎn)的環(huán)確定它為外環(huán)，在判斷包含關(guān)系時(shí)可以省去對(duì)該外環(huán)的被包含處理。對(duì)每個(gè)環(huán)的包含次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并記錄包含與被包含關(guān)系。這樣就可以根據(jù)包含次數(shù)來(lái)確定該環(huán)是內(nèi)環(huán)還是外環(huán)，偶數(shù)次為外環(huán)，奇數(shù)次為內(nèi)環(huán)。判斷點(diǎn)是否被包含在一個(gè)環(huán)內(nèi)的方法很多

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于斷層切片圖像三維重構(gòu)的切片間輪廓配準(zhǔn)[J]. 馮裕強(qiáng),寧汝新.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2003(04)
[2]工業(yè)CT斷層數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)研究[J]. 王宗彥,梁遠(yuǎn)蕾,張亞明.  測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào). 2003(02)
[3]基于CT圖像的快速成形數(shù)據(jù)建模方法[J]. 鄭衛(wèi)國(guó),顏永年,盧清萍,周赫赫.  中國(guó)機(jī)械工程. 2002(20)
[4]反求工程中的實(shí)的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)[J]. 付麗琴,陳樹(shù)越.  測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào). 2001(04)
[5]海量測(cè)量數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化技術(shù)研究[J]. 張麗艷,周儒榮,蔡煒斌,周來(lái)水.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2001(11)
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[8]二維遺傳算法用于圖象動(dòng)態(tài)分割[J]. 薛景浩,章毓晉,林行剛.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2000(05)
[9]激光快速成型中激光掃描路徑的快速生成算法[J]. 趙毅,李占利,盧秉恒.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 1998(03)
[10]基于三角形折疊的網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法[J]. 周昆,潘志庚,石教英.  計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 1998(06)

博士論文
[1]面向快速原型制造的反求工程關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孫玉文.大連理工大學(xué) 2000

碩士論文
[1]基于ICT數(shù)據(jù)的三維實(shí)體表面重構(gòu)[D]. 李奇敏.華北工學(xué)院 2002



本文編號(hào)：2920794