面向RP的工业CT切片数据的CLI建模技术研究

主要讨论利用ICT断层图像进行CAD建模并进行快速成形的方法 ,着重研究图像平滑、边缘检测、图像分割、轮廓提取、轮廓特征点采样、轮廓特征点匹配、插值中间轮廓的方法 ,针对摩托车汽缸头复杂零件ICT断层图像进行实验研究 ,取得了较满意的实验结果。     

具有复杂形状内腔的斗齿零件的曲面重构技术研究

为获取外形不规则且具有复杂形状内腔的挖掘机斗齿形状、尺寸等数字信息,基于实物反求工程技术路线,对其进行逆向设计曲面重构技术研究.对曲面反求过程中的数据采集、对齐点云、数据分割及曲面重构等环节有系统的分析总结,对型面数量多的斗齿点云进行了有效的数据分割,提出了基于零件结构特征的直接交互式点云分割法,且反求得到的斗齿曲面精度满足要求,该方法对复杂内型面零件的反求有一定的借鉴作用.     

反求工程CAD建模技术在数控加工中的应用

对实物模型式数控自动编程的支撑技术反求工程进行了研究,分别探讨了数据获取、测量数据处理以及CAD模型重建几个环节。对最为关键的CAD建模环节,提出了基于边和基于面数据分割基础的混合建模技术,在此基础上分析了复杂曲面数控加工的关键技术,最后描述了采用反求工程CAD建模技术进行轿车灯罩数控加工的实例,具有一定的借鉴意义。     

反求工程中实物测量数据补缺及重构技术

复杂曲面反求工程建模是目前 CAD领域的热门研究课题之一 ,通用 CAD/ CAM软件还不能很好地解决这个问题。尤其是一些带凹边、孔或槽等特征的复杂自由曲面零件的 NURBS曲面重构 ,在实际 CAD建模过程中更是耗时、费力。本文针对这类反求工程 CAD建模问题。提出了对实物零件进行人工局部补缺和通过专门软件对数字模型进行补缺的复合数据预处理方法 ;基于三角曲面模型 ,研究了复杂曲面零件的分区 NURBS曲面重构。利用反求工程软件 RE- SOFT,解决了有关零件的反求工程 CAD建模 ,大大缩短了实物样件的反求设计和建模时间 ,提高了复杂曲面产品的设计效率     

基于几何图像的三角网格分割

对反求工程中三角网格数据的分割算法进行研究,提出一种基于几何图像的三角网格分割方法.在网格参数化的基础上,改进几何图像的生成方法.结合形态学方法,用去除逼近项小波重建方法和梯度图像方法两种方法分割法矢图像,基于阈值法分割曲率图像,把几何图像的分割结果映射回到原始网格.实例表明基于几何图像的三角网格分割方法对没有复杂自由曲面的网格数据可以取得较好的分割效果.     

基于数学形态学的医学图像插值技术

医学图像插值技术是图形处理中的关键技术.为了能同时满足图像灰度和形状的要求,提出了一种基于数学形态学的医学图像插值算法.对CT图像采用多阈值和数学形态学的方法进行了分割,得到了各组织的轮廓,然后根据体素的相关性进行了插值.实验结果表明,此算法解决了以往算法边界模糊的缺点,插值效果好.     

反求工程技术在复杂曲面重构系统中的应用

论述了针对注塑零件复杂曲面的反求设计,提出运用CCD白光光栅非接触工业相机采集点云数据,将点云数据加载到Geometric软件中,利用NURBS曲面重构方法和插值算法,进行点云数据筛选,构造点云特征网格和曲面拟合,得到点云曲面的三维重构.实践证明,基于Geometric系统的NURBS曲面重构方法,在复杂曲面为原型实体重构的反求设计中具有理想的应用价值.     

基于实物的复杂曲面零件反求工程中未知区域测量数据补充及曲面重构技术

针对基于实物的复杂零件反求工程中含有部分形状未知区域（如裁减曲面中的被裁减部分、测量盲区等）的复杂曲面反求CAD建模问题,提出了三种测量数据补充方法:①局部区域实物填充法。②补充设计数据补充法。③基于逼近曲面或三角曲面的测量数据自动补充法。研究了基于三角曲面模型初始表达的复杂曲面分区NURBS曲面重构方法。最后,给出了结合上述方法和反求工程软件RE-SOFT所解决的摩托车塑料件反求CAD建模实例。实践表明,综合运用所提出的数据补充和曲面重构方法,能够大大缩短实物样件的反求CAD建模时间,提高复杂曲面产品的设计效率。     

基于HALCON图像处理的粘连零件颗粒计数方法研究

为了解决传统的粘连零件颗粒计数方法存在的效率低、准确性不高等问题,基于HALCON图像识别和处理技术,提出了一种基于欧式距离变换及高斯滤波的分水岭分割算法.首先,利用工业相机采集零件颗粒图像,然后对图像进行预处理,接着对预处理后的图像进行数学形态学处理,再对数学形态学处理后的图像进行距离变换和高斯滤波,最后进行分水岭分割,得到分割图像.实验表明,该算法能有效减少过分割,为后续零件颗粒的准确计数提供了保障.     

一种改进的轮廓跟踪算法

针对轮廓数据在基于工业CT图像快速反求工程中的重要作用,详细分析了Freeman链码跟踪法,根据反求工程的具体要求,提出了一种改进的轮廓跟踪法和基于轮廓跟踪数据的优化方法.对具体的ICT图像进行了轮廓跟踪,抗干扰和数据优化等分析处理,其结果不但能正确跟踪到所需轮廓数据,而且明显精简了跟踪结果的数据量,对快速原型生产具有重要意义.     

结合多分辨率修正曲率配准的层间插值

针对体数据各坐标轴分辨率不一致,导致医学及工业三维图像重建时出现边界台阶状结构、细节断裂或缺失等问题,提出了基于多分辨率修正曲率配准的层间插值方法。该方法采用反投影重建形式增强图像细节,解决配准图像清晰度和对比度弱的问题;利用三次卷积插值构造切片的低分辨率图像以保留图像细微结构,提高配准精度。采取从低分辨率粗配准到高分辨率精细配准的策略减少计算时间,提高计算效率。利用切片图像对应像素间存在对称形变结构的特征,建立了修正曲率模型估计形变场,解决了配准时单向形变不一致的问题。最后,通过离散余弦变换(DCT)的数值解析方案对构建的形变场估计函数进行优化,利用最终形变场数据对切片进行线性插值,计算出层间图像。实验结果表明,提出的算法能够消除现有方法插值图像的边缘模糊现象。与线性插值算法相比,提出方法的均方差(MSD)减小了40%,高于对称曲率模型,且耗时仅为该模型的20%左右,满足应用要求。     

基于ICT切片机械零件的实体反求误差分析

反求工程中,在进行ICT切片图像处理时,对轮廓曲线的处理和轮廓数据的提取非常关键,它直接影响到利用NURBS曲线和曲面反求实体的精度。本文提出了一种基于亚象素的轮廓提取算法,提高了轮廓数据的提取精度。将其与像素级轮廓提取的数据进行实体反求的误差做了分析与比较,证实该方法极大地降低了实体反求的误差。     

基于亚像素的边界检测与提取算法及误差分析

利用数字图像处理技术已成为解决复杂产品样件反求设计与再设计问题的重要辅助手段,而针对复杂零件 ICT(IndustrialComputedTomography)切片图像的边界轮廓检测和提取精度对反求建模的精度影响至关重要。本文 的主要目的是针对有噪声信号影响的数字图像,在比较现有边界检测与提取算法的基础上,提出了基于亚像素精度 的边界监测与提取算法。为了对该方法的精度进行分析,设计了一个可进行微量驱动控制的工作平台,通过记录工 作平台的移动量和通过边界检测与提取算法得到的位移量之间进行比较的方法分析其精度。通过对误差量使用统 计的方法进行分析,证明了该算法不但能够达到1/4像素的亚像素精度,而且还有计算效率高和计算机开销量小的 特点。     

基于ICT图象的实体建模研究

本文研究了基于 Ｉ Ｃ Ｔ 切片图象的实体建模技术，重构了产品的实体模型．针对装配体 Ｉ Ｃ Ｔ 切片图象的特点，提出了切片采样，精确识别轮廓控制点的算法，基于简单环的内外边界识别，实体建模，基于二维图形特征和上下切片特征之间的关系识别三维特征，通过以上方法提高了实体建模的精度。     

基于ICT切片图像三维重建的边界配准技术研究

研究了基于ICT切片图形三维重构的轮廓边界配准技术。提出了基于边界象素链的轮廓边界的配准方法,首先进行轮廓层次编码,然后对图像进行有向距离变换,并计算配准度构造配准关系表,最后由配准关系表获取相配准的轮廓边界。实验表明,该方法具有很高的准确性和有效性。     

滤波器对滤波反投影重建图像质量的影响

在工业CT无损检测中,切片图像质量直接影响到后续的检测.而滤波函数的选取对图像重建质量影响较大.采用了一种新滤波函数.当新滤波函数的参数a取不同值时,可以近似代替R_L、S_L等滤波函数.通过比较了几种滤波器的空频特性,分析了它们对重建图像质量的影响.仿真与实测数据重建的实验表明新滤波器在a=2时重建图像Gibbs效应小,并具有较高的空间分辨率与密度分辨率.     

基于Wedgelet的CT体数据线特征提取

线特征是描述CT体数据的重要特征之一,是基于工业CT逆向设计的重要基础。该文通过分析单尺度下Wedgelet的组成及相互间的联系,得到一种快速Wedgelet分解方法。以此为基础,考虑到CT体数据中的大部分线特征并不是以独立的形式存在,而是以不同灰度区域相连形式存在的客观事实,提出一种基于Wedgelet的CT体数据线特征提取方法。首先将体数据按3个相互垂直的方向进行切片划分;然后对每组切片序列图像进行基于多尺度Wedgelet分解的线特征提取;最后对3个方向的线特征进行融合,从而得到CT体数据的线特征。实际数据的数字实验结果表明,该方法能有效地提取出CT体数据中的线特征。     

基于差商的油液监测铁谱图像自适应分割

针对油液监测中铁谱磨粒图像分割阈值难以选取的问题,本文提出一种基于差商的自适应铁谱图像分割算法。首先,将铁谱磨粒灰度图像转换成三维灰度直方图,并对其进行切片分析;然后,引入Newton插值多项式,将不同切片所得的频数作为切片灰度-频数曲线的插值点,基于差商构造第一类可接受函数和第二类可接受函数,结合实验数据确定两类误差,选取同时满足两类误差的最小灰度值作为分割阈值;最后,用本文方法对不同类型的磨粒图像以及添加高斯噪声和椒盐噪声后图像分别进行分割实验,并与经典的迭代阈值法、Otsu算法、最大熵法进行了比较。实验结果表明,本文方法受噪声干扰较小,误检率和漏检率整体优于其他3种算法。对分割所得的磨粒图像进行特征提取,并利用支持向量机进行识别,本文方法对3种故障磨粒识别准确率最高,达到82.86%,虽在运行时间上无明显优势,但综合性能最优,能满足油液监测过程中铁谱图像自适应分割的需求。     

基于ICT切片图像的轮廓特征识别和曲线拟合

在基于ICT切片图像的逆向工程中,切片图像的轮廓特征处理技术具有重要的意义,而轮廓整体和分段特征的识别、曲线拟合是其首要的环节。提出一种新的轮廓处理方法:首先采用轮廓矩不变量的原理识别出所有闭合轮廓中的圆和正多边形整体特征;再根据曲率对剩下的轮廓进行特征点提取,确定出每段轮廓对应的曲线类型;最后采用最小二乘法对识别出的整体和分段特征进行曲线拟合。试验表明:算法自动化程度较高,而且处理结果准确可靠,精度较高。