[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在审
申请号: | 202210271330.9 | 申请日: | 2022-03-18 |
公开(公告)号: | CN114419284A | 公开(公告)日: | 2022-04-29 |
发明(设计)人: | 腾雪峰;屈帅镔;石多奇;宋超;陆铭慧;胡晓安 | 申请(专利权)人: | 南昌航空大学 |
主分类号: | G06T17/20 | 分类号: | G06T17/20;G06T7/13;G06T7/136;G06T3/00;G06T7/00 |
代理公司: | 深圳市智旭鼎浩知识产权代理事务所(普通合伙) 44746 | 代理人: | 付龙 |
地址: | 330000 江*** | 国省代码: | 江西;36 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 ct 切片 图像 纤维 增强 复合材料 三维 构建 方法 | ||
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。
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