截面轮廓曲线驱动的约束自由变形

提出一种由二维截面轮廓曲线驱动三维网格模型变形的方法.以STL数据格式为研究对象,在进行拓扑重构的基础上,利用模型的拓扑信息,快速构建平面与三角网格模型相交的截面轮廓曲线,并用三次非均匀Bspline曲线表示.以曲线曲率分布为依据,在曲线上重新采样作为曲线编辑的型值点,在曲线形状修改满意后,以曲线修改前后型值点的位置作为约束,采样约束直接操作自由变形技术,使三维网格模型变形.该方法操作方便、实时直观、且不需构建轮廓曲线与网格模型顶点之间的映射关系.     

逆向工程中散乱点云的边界线自动提取方法

复杂曲面零件的几何模型重构是逆向工程的研究重点之一,由零件表面的数字化数据提取边界线对重建模型的品质和精度起着重要作用。在研究基于图像法的点云数据边界特征自动提取的基础上,提出了利用各点处场力大小对边界点进行优化的方法,可以避免噪声点对边界轮廓形状的影响。通过对边界点进一步拟合形成边界曲线,达到对点云数据进行自动划分的目的。该方法具有较强的可操作性和实用性。     

铝合金MIG焊图像处理

本文针对铝合金MIG焊熔池图像特点,提出了一种快速而简单获取熔池边缘特征的方法。利用中值滤波方法有效地消除了图像的噪声,再采用阈值变换分离出有特性的区域,最终获取了光滑、连续准确的铝合金熔池轮廓曲线,并基于MATLAB软件设计了对处理后的熔池图像进行特征值参数提取。     

基于CT切片图像的虚拟测量

工业CT作为一种先进的无损检测手段,可以有效地检测零件的内外部结构情况,对扫描得到的工业CT图像进行二值化,将图像目标和背景分离,然后进行轮廓跟踪,识别出图像的外轮廓和内轮廓,并将内外轮廓数据拟合成样条曲线,最后进行虚拟测量。结果表明,该方法可以测量内外轮廓沿x,y方向以及任意方向的尺寸。     

基于快速成型的病态膝关节建模技术

针对医学领域中人工关节制造的多样性、复杂性的特点,提出了一种基于CAD技术和快速成型技术的膝关节三维建模方法。以膝关节CT图片为数据源,通过灰度分割法调整阈值,提取骨骼层片边缘轮廓,导入CAD软件,经过曲线重构、曲面重构实现三维模型重构,输出STL文件,采用快速成型技术制造出膝关节原型。结果表明：该技术可以实现个体化人体器官快速成型三维模型的准确构建。     

基于CATIA二次开发的逆向工程曲面重构方法研究

针对利用逆向工程中扫描点云数据,提取特征轮廓曲线与生成曲面时,工作量较大且容易出问题,提出一种基于特征数据提取与CATIA二次开发的正逆向相结合的曲面重构方法。以Geomagic Studio软件完成对扫描点云数据的预处理,针对不同产品模型的特征,提取不同的截面线与轮廓线;分析模型特征,对于简单特征模型通过旋转、拉伸、扫琼等命令重新生成新模型;对于复杂曲面造型,提取特征点云数据并导出为ASC格式文件,通过对CATIA二次开发,读入存在EXCEL中的大量点数据坐标,快速生成三维模型。结果表明:以Geomagic Studio与CATIA软件为工具,完成特征曲线提取与特征点数据读取,实现了基于截面特征与曲面特征的正逆向相结合的建模方法,为产品造型创新设计与快速建模提供一种新方式。     

基于双圆弧曲线优化的玻璃切割系统

本文提出一种基于双圆弧拟合,对平面轮廓进行平滑化重构的方法,它保证了重构后的轮廓曲线位于指定的非匀称容差带之内,有效控制了轮廓的重构误差。容差带由原始轮廓进行非匀称的双向偏置形成。对非自交的轮廓,容差带的去重叠化处理保证重构轮廓拓扑结构与原始轮廓的拓扑结构一致。该方法已应用于高速球面玻璃切割数控系统。实验结果表明,该方法大幅提高了设备的加工速度及加工件的质量。     

基于激光光栅的焊口数字轮廓视觉测量

为获取智能化焊接系统所需的基础数据,搭建了一套焊口数字轮廓的激光光栅视觉测量系统。通过对比不同工作距离和光栅投射角度下的条纹图像,确定了获取表征焊口轮廓光栅条纹图像的前提条件。探讨条纹连续扫描时,系统借助于条纹图像获取焊口轮廓信息的实现方法,建立的光栅扫描速度与摄像机曝光间隔时间算法为确定系统测量速度和精度提供了决策依据。探讨了基于条纹图像的分割和细化,获取了离散点三维坐标,通过三维重构建立焊口数字轮廓的实现方法。验证结果表明,该系统能够实时获取焊口的数字化轮廓,视觉测量的宽度值和深度值与人工测量结果的吻合度最高可达99.75%。     

基于偏差估计的漏磁信号缺陷三维轮廓重构算法

漏磁检测是一种广泛应用于在役管道检测中的无损检测技术,有效的缺陷轮廓三维重构方法对于漏磁检测非常重要。提出了一种基于偏差估计的随机森林缺陷三维轮廓重构方法。该方法利用随机森林,以漏磁信号偏差估计重构轮廓偏差,并根据估计信号和实际信号之间的偏差更新缺陷轮廓,最终实现缺陷的三维轮廓重构。试验结果表明:提出的方法具有良好的缺陷轮廓重构精度。     

基于PSO-LS-SVM的漏磁信号二维轮廓重构

漏磁检测技术被广泛应用于铁磁材料的无损评估中,用漏磁信号描述缺陷的几何特征一直是漏磁检测的难点。提出应用最小二乘支持向量机对缺陷轮廓重构的方法,并利用粒子群算法来优化LS-SVM的参数及核函数参数。支持向量机输入是漏磁信号,输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷二维轮廓的映射关系。训练样本由试验数据与仿真数据组成,测试样本为人工裂纹缺陷。该方法实现了人工裂纹缺陷的二维轮廓的重构,并与BP神经网络、GA-LS-SVM两种方法进行了比较。试验结果表明,该方法具有速度快、精度高和很好的泛化能力,为漏磁检测定量化提供了一种可行的方法。     

基于模拟复合正交神经网络的曲线重建方法

在数字复合正交神经网络的基础上提出一种模拟复合正交神经网络,并用于曲线重建.由于模拟神经网络采用连续学习算法,故网络学习收敛速度快.仿真结果表明,在单变量和多变量复杂函数曲线重建中,用模拟复合正交神经网络方法重建的曲线具有很高的逼近精度.本文提出的曲线重建方法是一种快速有效的方法.由于该模拟神经网络可望用模拟电路实现硬件化,因此在图象图形实时处理中具有很好的工程应用前景.     

红外热波检测中热像信号重建引起的伪缺陷现象

在脉冲热激励红外热波检测中,热像信号重建技术（TSR）常用来分析和处理试验结果。该方法的特色是可以增加热像序列的空间和时间分辨率,提高信噪比,减少数据量。同时,该方法还能消除某些伪缺陷的干扰,比如脉冲闪光灯和热像仪镜头的反射所带来的伪缺陷。但是TSR是基于对温度变化曲线进行多项式曲线拟合的,而多项式曲线拟合中,拟合阶数和数据长度对拟合结果影响较大,在某些情况下可能会产生伪缺陷。阐述了热波数据重建技术原理,并以试件表面处于热不平衡状态和表面不均匀进行试验的结果来分析由于数据重建技术所产生的伪缺陷。     

基于约束流体化的激光图像特征三维重建算法

针对当前的三维重建方法一直存在无法真实体现激光图像的三维特征、且匹配精度较差等缺点,提出基于约束流体化的激光图像特征三维重建方法.结合激光图像的特有特征设计特征点检测算法,提取激光图像特征点,采用最优二叉树法对激光图像特征进行匹配,运用非线性流体分析方法获取激光图像特征三维重建所需参数矩阵;引入不同约束权重比例法对约束权重系数进行选择;实现对激光图像特征的三维重建.实验结果证明:采用该算法充分利用图像特征点进行激光图像的三维重建,其重建效率高,时间短,与原图的匹配度较高,具有一定的实用性.     

远距离采集图像损伤区域三维重建仿真研究

远距离采集图像的损伤区域形状基属性形变和噪音难以消除,三维重建难度大,传统重建方法不能有效修复损伤区域.提出基于体像素插值的图像损伤区域三维重建方法,在远距离图像采集中形变不规则的前提下,利用产生奇异点的规律进行奇异点插值补偿,提取到图像仿真投射映像属性点的非齐次矩阵后,利用体像素补偿损伤区域奇异点,并通过边缘冲突原理进一步消除奇异点,获取到更加真实的远距离采集三维重建图像.实验结果证明:所提方法增强了远距离采集图像损伤区域三维重建的信息量.     

CAD/CAM技术在医疗康复中的应用

医疗康复与医学治疗中,医学图象的三维重建是一个重要的组成部分.文章应用CAD的自由形状实体建模技术, 借助于先进的CAD/CAM软件(Pro/Engineer)和五轴数控加工机床(DMU 70V),在医学图象三维重构的复杂曲面制造中,综合运用曲线拟合、曲面构造、实体造型、数控编程、数控加工仿真、数控加工等技术,加工出高质量、高精度的满足实际需要的复杂曲面的产品(如片断的大腿骨等).     

基于3D打印与三维图像处理的服装信息提取方法研究

在形状基不定情况下,对三维服装信息提取过程存在特征关联较弱,分割区域扩大等问题.为此,提出一种基于3D打印与三维图像处理的服装信息提取方法.首先对采集的服装三维图像进行纹理特征分割,图像序列自适应块匹配方法进行信息增强处理,然后采用桌面型3D打印技术进行服装设计中的图像三维重构,进行服装三维图像表面渲染,实现服装信息提取.最后通过仿真实验进行性能测试,结果表明:采用该方法进行服装信息提取,能准确反映服装的纹理信息和三维渲染信息,服装设计的色彩均衡性较好,有效指导服装设计优化.     

基于图像三维重建的退役零件表面失效特征表征方法

退役零件的失效程度是判断其可再制造性的关键因素之一,为克服失效程度难以快速精确量化的问题,提出一种基于图像三维重建的退役零件失效特征表征方法。针对失效特征重建精度要求高的特点,在由运动恢复形状(Shape from motion,SFM)算法的基础上提出一种自标定全局SFM三维点云重建算法,利用光束平差法优化相机焦距、径向畸变参数,实现了相机自标定,增加了全局SFM算法的鲁棒性;以重建有效三维点数量占比、点云完整度和相机位姿准确度为评价指标,构建了重建精度评价模型,实现了图像三维重建精度的量化评价;提出了退役零件表面失效特征量化方法和实施流程,并定义了失效特征信息计算公式;最后,以电梯导靴为例,对其表面磨损失效特征进行了量化表征。试验结果表明,该方法可以有效地用于毫米级及以上的退役零件表面失效特征的快速量化表征。     

Targeted reconstruction with differential planar computed tomography

In computed tomography, targeted (or zoomed) reconstruction is usually used to achieve high-resolution reconstruction to a small region-of-interest (ROI). This paper reports a novel targeted reconstruction method based on the recently developed differential planar computed tomography technology. With the central-slice sinogram of scanning a planar object, the primary orientation of the object is first determined for the first projection. Then by identifying the dimensions of the ROI and its offsets to the centre-of-rotation (COR), the targeted reconstruction matrix is defined, which just covers the ROI and follows its initial orientation at the scan start time. By scanning and reconstructing a small planar ROI soldered on a large planar substrate, we demonstrate the advantages of the proposed method over traditional CT, including the smaller reconstruction size and less computation time, high-resolution reconstruction and good-orientated CT image for subsequent de-layering and visualization.     

基于FGT-FBP重构算法的焊接缺陷检测

针对焊接过程产生的缺陷,提出一种磁光成像传感的模糊灰度变换和滤波反投影(FGT-FBP)重构检测方法. 研究焊接缺陷的几何特征,通过分析裂纹和未熔合两种不同焊接缺陷在交变磁场励磁下的磁光成像特征,设计模糊规则,对磁光图像进行模糊灰度变换. 增强磁光图像对比度,使焊接缺陷形态趋势可视化,实现描述磁光成像焊接缺陷细节的无参考型图像评估方法. 对FGT处理的焊接缺陷磁光图进行旋转投影,并经过快速傅里叶变换和改进的滤波器进行滤波去噪,消除伪影后进行反投影变换实现焊接缺陷图像的重构. 利用滤波反投影重构算法进行去噪,可有效突出焊接缺陷特征. 最后结合阈值分割和边缘检测实现焊接缺陷检测. 结果表明,该方法能较准确检测裂纹和未熔合两种焊接缺陷.     

三维图像重建P—FDK算法的一种改进方法

在各种三维锥束重建算法中,近似算法由于数学形式上简单,实现起来容易,而且在锥角比较小的情况下,能够取得较好的重建效果,所以在实际中有着广泛的应用。在各种基于滤波反投影的近似算法中,FDK类型的算法一直是实际应用中的主流。其中P-FDK算法（重新排列投影数据再进行重建）又是FDK算法的一种推广。算法中体素是人为划分的,考虑在实际重建物体时,我们所定义的体素与其相邻的体素有一定的比例关系。因此提出P-FDK算法的三维_六邻接的改进方法,并用采集数据进行重建,试验结果表明,新方法重建的图像边缘比传统P-FDK方法清晰,而且还有抑制噪声的作用。