基于工业CT图像重构的网格模型的保特征简化方法

对基于工业CT图像重构的网格模型进行网格简化时,大多数现有网格模型简化算法会丢失特征,出现网格质量不好的问题。因此提出一种网格模型保特征简化方法,该方法用三角形折叠法对原始模型进行简化,当简化后模型的平均二面角角度误差达到允许误差后,再使用边折叠法对模型进行简化。在三角形折叠法中提出了利用被折叠三角形的法向量、各个顶点的高斯曲率及其在周边三角形上的投影确定该三角形的折叠点,利用局部体积误差与二面角角度误差的无因次化和确定折叠代价的方法;在边折叠法中提出了将二面角角度误差引入到二次误差测度（QEM）法的折叠代价中的改进QEM法。实验结果表明：与其他算法相比,该方法能够生成保特征、高质量、低几何误差的网格模型。     

基于工业CT图像的自适应三维网格模型重建

针对X射线扫描得到的工业CT图像重建三角网格模型存在尖锐特征丢失、狭长三角形和三角面片数量多等问题,提出一种自适应三维网格模型重建算法。首先对图像进行预处理;其次采用八叉树结构确定体元;然后利用二次误差函数（QEF）构建自适应八叉树;最后剖分四边形生成三角网格。使用立方体数据和两组实际扫描的CT数据对所提算法的性能进行验证分析,实验结果表明：所提算法在简化网格的同时仍能保持物体的尖锐特征,减少了狭长三角形的数量。利用所提算法生成三角网格模型的简化率可达90%,简化后网格质量大于0.3的三角网格平均占比为99%,有效地提高了由工业CT图像重建三角网格模型的质量。     

工业CT图像处理系统的优化

 为了提高工业CT图像处理系统的处理效率,对其边缘连接和直线拟合方法进行了优化研究。对于边缘连接,根据边缘间隙大小决定连接方式：对小间隙直接用直线填充;对较大的间隙,采用基于模糊判决的边缘连接法计算边缘间总隶属度最大的一条路径,并将其填充。对于直线拟合,先用二元素特征点法提取轮廓特征点,再采用改进的集合求交直线识别方法将特征点间的线段拟合。通过实例验证了优化方法的正确性。     

工业CT图像处理系统的优化

为了提高工业CT图像处理系统的处理效率,对其边缘连接和直线拟合方法进行了优化研究。对于边缘连接,根据边缘间隙大小决定连接方式：对小间隙直接用直线填充;对较大的间隙,采用基于模糊判决的边缘连接法计算边缘间总隶属度最大的一条路径,并将其填充。对于直线拟合,先用二元素特征点法提取轮廓特征点,再采用改进的集合求交直线识别方法将特征点间的线段拟合。通过实例验证了优化方法的正确性。     

保特征的自适应三角网格规范化算法

为了提高基于工业CT图像重构的三角网格质量,提出了顶点调整和特征因子相结合的网格规范化算法。引入模型特征因子和局部网格质量提高程度作为网格调整的控制条件,保留原始模型的局部细节特征;采用法矢量阈值按规律递增的方式自适应控制网格调整,实现不同曲率特征的自动识别。实验结果表明,与现有方法相比,该方法能更好地规范模型的三角网格,同时保留了原始模型的细节特征。     

保特征的自适应三角网格规范化算法

为了提高基于工业CT图像重构的三角网格质量,提出了顶点调整和特征因子相结合的网格规范化算法。引入模型特征因子和局部网格质量提高程度作为网格调整的控制条件,保留原始模型的局部细节特征;采用法矢量阈值按规律递增的方式自适应控制网格调整,实现不同曲率特征的自动识别。实验结果表明,与现有方法相比,该方法能更好地规范模型的三角网格,同时保留了原始模型的细节特征。     

工业CT图像轮廓提取与优化系统设计

为了有效地提高面向逆向工程的工业CT图像轮廓处理的精准性和计算效率,开发了工业CT图像轮廓提取与优化系统。该系统主要包括图像处理模块、轮廓识别与提取模块、轮廓拟合与优化模块、图像处理经典算法库和数据接口等功能模块,实现了从工业CT图像到轮廓数据的三维点云与轮廓线的标准格式输出,并与逆向工程软件对接。同时,在轮廓拟合与优化模块中,提出了基于全局约束模型的轮廓拟合策略,并采用有向图分解和数值代数相结合的计算方法,提高了轮廓拟合的计算精度和效率。最后通过实例验证了系统的有效性和正确性。     

工业CT图像轮廓提取与优化系统设计

为了有效地提高面向逆向工程的工业CT图像轮廓处理的精准性和计算效率,开发了工业CT图像轮廓提取与优化系统。该系统主要包括图像处理模块、轮廓识别与提取模块、轮廓拟合与优化模块、图像处理经典算法库和数据接口等功能模块,实现了从工业CT图像到轮廓数据的三维点云与轮廓线的标准格式输出,并与逆向工程软件对接。同时,在轮廓拟合与优化模块中,提出了基于全局约束模型的轮廓拟合策略,并采用有向图分解和数值代数相结合的计算方法,提高了轮廓拟合的计算精度和效率。最后通过实例验证了系统的有效性和正确性。     

一种基于工业CT图像的岩心孔隙率计算方法

针对目前基于工业CT图像的岩心孔隙计算中都采用局部自定义区域数据的问题,提出了一种基于岩心图像全部数据的孔隙率计算方法。其中,岩心目标的准确提取是该方法的关键。研究了图像中岩心目标与周边噪音的结构和位置关系,并以此为依据提出了一种工业CT图像的岩心目标提取算法。然后以CT图像中的岩心目标为数据源,通过目标内的孔隙像素与目标像素之比来计算单张图像的岩心孔隙率。而针对岩心的序列CT图像,则通过计算每张图像的孔隙率均值来获得该岩心的孔隙率。最后,以一岩心样本的CT序列图像为例,说明所提方法的准确性和有效性。     

An efficient approach for feature-preserving mesh denoising

With the growing availability of various optical and laser scanners, it is easy to capture different kinds of mesh models which are inevitably corrupted with noise. Although many mesh denoising methods proposed in recent years can produce encouraging results, most of them still suffer from their computational efficiencies. In this paper, we propose a highly efficient approach for mesh denoising while preserving geometric features. Specifically, our method consists of three steps: initial vertex filtering, normal estimation, and vertex update. At the initial vertex filtering step, we introduce a fast iterative vertex filter to substantially reduce noise interference. With the initially filtered mesh from the above step, we then estimate face and vertex normals: an unstandardized bilateral filter to efficiently smooth face normals, and an efficient scheme to estimate vertex normals with the filtered face normals. Finally, at the vertex update step, by utilizing both the filtered face normals and estimated vertex normals obtained from the previous step, we propose a novel iterative vertex update algorithm to efficiently update vertex positions. The qualitative and quantitative comparisons show that our method can outperform the selected state of the art methods, in particular, its computational efficiency (up to about 32 times faster).     

工业CT切片序列任意方向剖面的绘制方法

为获得工业CT切片序列在三维空间任意方向的剖面,提出了一种基于三维纹理映射技术的任意剖面绘制方法。该方法首先把工业CT图片序列存储为体数据,然后使用传递函数对体数据进行分类,并将分类处理后的体数据定义为三维纹理,结合人机交互给出的平面参数计算出剖切多边形各顶点及其对应的纹理坐标,最后进行纹理映射得到剖面图像。该方法的特点是利用图形处理器支持的纹理映射功能完成剖面像素的采样和插值。实验结果表明,该方法成像质量较高,显示速度较快,能够满足人机交互实际应用需要。     

一种基于工业CT图像的岩心孔隙率计算方法

针对目前基于工业CT图像的岩心孔隙计算中都采用局部自定义区域数据的问题,提出了一种基于岩心图像全部数据的孔隙率计算方法。其中,岩心目标的准确提取是该方法的关键。研究了图像中岩心目标与周边噪音的结构和位置关系,并以此为依据提出了一种工业CT图像的岩心目标提取算法。然后以CT图像中的岩心目标为数据源,通过目标内的孔隙像素与目标像素之比来计算单张图像的岩心孔隙率。而针对岩心的序列CT图像,则通过计算每张图像的孔隙率均值来获得该岩心的孔隙率。最后,以一岩心样本的CT序列图像为例,说明所提方法的准确性和有效性。     

低能X射线工业CT图像杯状伪影校正

为了去除X射线工业CT图像中的杯状伪影,提高CT图像的识别能力和量化分析精度,提出一种基于分度投影和权函数的射束硬化校正方法。首先分析得出杯状伪影主要是由X射线连续谱穿过被测物体过程中出现的射束硬化所导致。然后扫描阶梯模型,采集不同厚度下的投影数据并求出线衰减系数,通过拟合曲线,得到硬化模型函数和权函数校正模型函数,并确定权函数。接着,扫描被测圆柱形工件,采集不同分度下的投影数据。最后,针对每一个分度投影数据,采用权函数与当前分度投影数据乘积的方法进行硬化校正。对含有杯状伪影的实际CT图像进行了校正实验,结果表明,与多项式拟合法相比,该方法校正后的灰度图像没有放大噪声,且信噪比提高3.29%,有效地消除了杯状伪影,同时较好地保留了图像边界细节。     

低能X射线工业CT图像杯状伪影校正

为了去除X射线工业CT图像中的杯状伪影,提高CT图像的识别能力和量化分析精度,提出一种基于分度投影和权函数的射束硬化校正方法。首先分析得出杯状伪影主要是由X射线连续谱穿过被测物体过程中出现的射束硬化所导致。然后扫描阶梯模型,采集不同厚度下的投影数据并求出线衰减系数,通过拟合曲线,得到硬化模型函数和权函数校正模型函数,并确定权函数。接着,扫描被测圆柱形工件,采集不同分度下的投影数据。最后,针对每一个分度投影数据,采用权函数与当前分度投影数据乘积的方法进行硬化校正。对含有杯状伪影的实际CT图像进行了校正实验,结果表明,与多项式拟合法相比,该方法校正后的灰度图像没有放大噪声,且信噪比提高3.29%,有效地消除了杯状伪影,同时较好地保留了图像边界细节。     

探测器偏置重建算法在工业CT检测中的应用

工业CT检测对象的大小是不固定的,最大限度地利用已有探测器的成像面积非常重要。采用探测器偏置来获得更大的扫描视野,并推导相应的重建算法。该算法首先使用Parker类型函数对采集到的投影数据中的冗余部分进行加权,然后采用扇束滤波反投影重建算法重建得到断层图像。在实验中使用实际工业CT系统分别采集钢制线对块与铝合金变速器外壳的投影数据进行重建算法的验证,重建结果证明了使用的探测器偏置重建算法的正确性与有效性,且空间分辨率和标准扫描的重建结果保持一致,这个方法可以在工业CT成像上有效使用。     

低能X射线工业CT小间隔信号采集系统

为克服探测器阵列获取速度慢、重建图像精度低的缺点,并能在低能X射线的小焦点/微焦点CT系统中完成对小型精密复杂器件的检测,研究了低能X射线工业CT的小间隔信号采集系统。系统选取DT公司0.2 mm像素尺寸、高集成度、扫描速度快的X-CARD 0.2-256G为探测器,Altera公司的Cyclone EP1C3T为主控芯片,Intel公司的LXT972A为以太网控制芯片。从数据传输的可靠、稳定、高效率角度出发,用模块化的方法给出了系统的硬件设计,用有限状态机技术完成了系统的逻辑单元设计,并对系统的动态范围进行了测试。测试实验结果表明,系统的动态范围大于4000,能够检测精密器件、准确迅速地完成信号的采集传输,满足实际工业CT对信号采集的要求。