[发明专利]一种基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法

权利要求书

1.一种基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用CT技术，获取纤维增强复合材料细观切片图像，并转化为灰度图像；

2)复合材料细观CT切片灰度图像二值化；

3)二值化的材料细观灰度图像轮廓识别；

4)材料细观灰度图像轮廓光滑处理；

5)纤维增强复合材料细观结构三维重构。

2.如权利要求1所述的基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法，其特征在于，步骤1)具体包括如下步骤：

利用X射线三维CT扫描技术，获得纤维增强复合材料内部不同位置的切片图像，扫描时CT切片截面与复合材料的编织主方向垂直。

3.如权利要求1所述的基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法，其特征在于，步骤2)具体包括如下步骤：

利用阈值分割法将步骤1)获得的CT切片灰度图像转换为黑白二值图像，黑白二值图像中黑色代表纤维束，像素值为0；白色代表基体相，像素值为1。

4.如权利要求1所述的基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法，其特征在于，步骤3)具体包括如下步骤：

301)采用孔隙填充算法将纤维束/基体内部的微小孔隙进行填充，填充算法采用具有一定尺寸的窗口对二值图像进行遍历，如果窗口边界上点的像素值均相同，则令窗口内部点的像素值等于边界上点的像素值；

302)提取纤维束轮廓点，具体操作方法为：采用具有一定尺寸的窗口对二值图像进行遍历，如果窗口边界上点的像素值均为0，则令窗口内部点的像素值等于1；

303)将轮廓点按曲线分组，并对每组曲线轮廓点排序，分组、排序操作方法为：首先任意选取一个轮廓点A，并以点A为基准，计算其他轮廓点与A点的距离，若轮廓点B与A点的距离最小，且距离小于x，则A点与B点相邻；再以轮廓点B位基准，依此类推，直至最小距离大于x，则以上轮廓点属于同一轮廓线；然后在剩余轮廓点中选取任意一个轮廓点作为基准点，重复以上过程，直至所有轮廓点完成分组；采用该方法对轮廓点分组的过程中，也同时进行、完成了轮廓点的排序工作。

5.如权利要求1所述的基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法，其特征在于，步骤4)具体包括如下步骤：

401)对于每组轮廓曲线，在一定距离范围内，仅取一个轮廓点，以缩减纤维束轮廓线的轮廓点数量，提高纤维束轮廓线的光滑性；

402)将缩减的纤维束轮廓点按照曲线分组，并输出轮廓点三维坐标。

6.如权利要求1所述的基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法，其特征在于，步骤5)具体包括如下步骤：

501)在UG软件中使用“样条-通过点”功能，将轮廓点按各个独立曲线依次导入；

502)将各切片截面的纤维束轮廓沿高度方向堆叠，然后采用“网格曲面-直纹”功能，将不同切片中对应的纤维束轮廓线依次连接，重构得到纤维增强复合材料的细观纤维束模型。

7.如权利要求1-6任一项所述的基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法，其特征在于，所述材料为纤维增强复合材料。

8.如权利要求1-6任一项所述的基于CT切片图像的纤维增强复合材料三维重构建模方法，其特征在于，步骤2)至步骤4)依靠商业计算机软件编程实现。