工业CT图像精确矢量化研究与软件开发

摘要

工业CT是一种无损检测技术，它能够在不接触实体并且不损坏实体结构的情况下对工件进行检测的一种先进技术。工业CT断层图像是灰度图像，要想把这些灰度图应用到逆向工程中，需要经过矢量化的处理。工业CT断层图像包含着检测断层的几何结构信息，图像矢量化技术就是尽可能的还原这些几何信息，重构断层对应的矢量化参数。为了实现工业CT图像到二维CAD图形的自动转换，本文利用Visual Studio2010开发工业CT二维图像矢量化软件。
　　论文首先研究了图像预处理方法：图像增强方法、阈值分割方法、图像点运算和边缘检测算法等。在图像增强方法中主要运用中值滤波技术；在阈值分割方法中主要运用自适应阈值分割技术；边缘检测算法采用的是一种改进的边缘检测算法和改进的Canny算法。改进的边缘提取算法是通过对阈值的选取实现对边缘提取效果的直观判断；改进的Canny算法则是利用启发式的带权值的边缘检测方法来检测图像的边缘信息，最后又利用Canny算法来增强边缘。
　　然后研究了基于几何图元识别的矢量化处理方法和模型配准及误差分析计算功能。通过判断相邻特征点之间的线段类型实现对直线的矢量化处理；采用改进的基于存在概率圆的检测方法实现了对圆的检测和测量；针对随机Hough变换算法存在大量无效采样和参数积累的问题，采用Hough变换3点检测椭圆算法检测椭圆；采用垂直平分线法实现对圆弧的检测。本文在对比已有算法的基础上提出了一种改进的圆弧检测方法，先确定种子圆弧，然后建立方程组，检测出满足方程组条件的采样点。相对于垂直平分法，提出的圆弧改进方法在时间处理上有一定的减少，但其圆弧检测精度在很大程度上取决于所得种子圆弧的精度。通过模型配准及误差分析计算功能实现边缘轮廓点模型与二维CAD模型的匹配，分析两者误差大小，获得实验数据。
　　最后，利用Visual Studio2010开发了一款面向工业CT图像轮廓处理和矢量化的工业CT二维逆向设计软件，并进行了相关的实验。工业CT二维逆向设计软件系统中包含了一些人机交互功能。位图编辑模块包含：断边连接、点擦除、擦除线段、块擦除、擦除框选外等；矢量化编辑模块包含：两点直线合并、直线段分段、移动特征点、三点圆弧拟合等。试验结果表明，所开发的软件系统能够有效的将工业CT图转化为矢量图，并且对标准圆的矢量化精度达到0.07mm。初步应用结果表明，本软件系统能够较好地满足实际应用需求。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国外发展状况

1.3 国内发展状况

1.4 课题的研究目的、内容和技术路线

2 图像预处理与轮廓矢量化

2.1 图像预处理

2.2 图像矢量化处理

2.3 本章小结

3 模型配准及误差分析计算

3.1 CT图像最小包围矩形操作

3.2 标准dxf系列操作

3.3 配准模块

3.4 图元配准操作

3.5 误差分析与计算

3.6 本章小结

4 人机交互与矢量数据转换

4.1 位图编辑模块

4.2 矢量图编辑模块

4.3 数据格式转换模块

4.4 本章小结

5 软件系统设计

5.1 软件系统模块介绍

5.2 软件系统界面窗体

5.3 软件功能介绍

5.4 工业CT图测试实验

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录: A.作者在攻读硕士学位期间参加的科研情况：