[发明专利]一种基于三维重建对竹材分析以及加工工艺优选的方法

说明书

本发明公开了一种基于三维重建对竹材分析以及加工工艺优选的方法。本发明先通过能谱CT对竹材分层扫描，经过对所得图像进行特征识别和聚类处理后，对数据进行三维重建，达到从形态学方面定性和定量分析竹材内各组成分和空间分布的效果。本发明可以在不破坏竹材本身的情况下，对竹材内部组成的形态和体积含量及比例进行快速、精确的分析。本发明可以获取完整和准确的竹材内部结构，能够快速系统完整的实现竹纤维的定量分析，提高了竹纤维方面的科研水平和效率，进一步提升实际生产加工环节的质量和效率。本发明还可以在竹材加工过程中动态分析竹材内组成的变化情况，探索不同加工工艺对竹材的影响，指导并优化竹材的加工方法，提高竹材加工水平。

技术领域

本发明涉及分析技术领域，具体涉及一种基于三维重建对竹材分析以及加工工艺优选的方法。

背景技术

竹子作是一种不可或缺的可再生资源，有广阔的开发应用前景。竹材作为一种速生材料，具有强度高，韧性大、刚性好、易加工等特征，被广泛应用于家具、装修、乐器等行业。

竹子结构中空，其内部成分包括：竹纤维、基体、水、空气和其他组成。目前，对于竹材内部结构采用显微镜的方式进行观察和分析，需要对竹材进行切片处理，在显微镜下进行观察或拍照，从中获取竹材内部的二维图形信息。在切片处理过程中破坏了竹材本身、对竹材内部结构有所影响。因此，通过传统方式获取竹材内部信息时，信息不完整，不准确，分析效率低，分析难度大，此外由于切片处理破坏了竹材本身，导致竹材难以进行后续加工，因此无法监控竹材内部组成在加工过程中如何变化，难以对现有的加工工艺进行有效指导，无法有效提高竹材加工的工艺水平。

因此，需要一种可以在不破坏竹材本身的情况下，对竹材进行快速、高效、精确分析的方法。进而通过对竹材内组成成分、形态及比例在加工前中后的变化进行分析，达到指导并改善加工工艺的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供了一种基于三维重建对竹材分析以及加工工艺优选的方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于三维重建对竹材分析以及加工工艺优选的方法，包含如下步骤：

S1.采集竹材图像数据；

利用能谱CT竹材进行分层扫描，获得扫描后的断层数据图像；

S2.对原始图像信息进行处理；

S3.特征识别，选取表皮层、皮下层、皮层、基本组织、维管束、髓环、髓及纤维作为特征点，获取特征点处的信息，并保留特征点的坐标；

S4.数据处理，将数据按照不同的特征点分别进行聚类保存，形成聚类集数据；

S5.对数据进行三维重建；

S6.对竹材进行分析。

作为改进，S6步骤对竹材分析包括：a.对竹材内部组成的体积进行定量分析；b.对竹材内部组成形态和分布状况进行分析；c.分析竹材组成成分在加工过程中的内部形态变化，并探索指导竹材加工工艺的方法。

作为改进，S6步骤对竹材内部组成和形态分布情况进行分析的方法为：

S6-b-1.通过S5所得三维模型，显示竹材表皮层、皮下层、皮层、基本组织、维管束、髓环及髓的三维结构部件；

S6-b-2.以面绘制和体绘制的形式显示竹材各部分的空间位置、分布状况和具体形态。

作为改进，S6步骤对竹材内部组成的体积进行定量分析的方法为：

S6-a-1.在Mimics中获取竹材本身的体积和表面积和各组成成分体积和表面积，各组成成分体积和表面积、获得竹材本身的体积和表面积；