基于CT图像直接驱动快速原型的关键问题研究

摘要

本文主要研究基于CT（Computerized Tomography）图像直接驱动快速原型的关键问题研究，它综合了ICT技术、反求工程和快速成型等高科技成果，它在产品快速开发与仿制技术中占有重要地位，也是消化吸收国内外先进技术的有效途径。论文研究了利用ICT切片数据进行CLI格式转换并直接驱动快速成型的主要技术，完成了包括ICT切片图像处理、轮廓曲线拟合与特征点采样、中间轮廓数据的插补及数据格式转换等内容，可归纳为如下几方面：
　　①在ICT切片图像处理中，研究和完成了图像平滑、图像二值化处理、边缘检测和轮廓跟踪等内容。在图像平滑中研究了局部平均滤波、高斯滤波和中值滤波三种图像平滑方法，本文采用Ostu提出的自动选取阈值的方法对ICT切片图像进行了二值化处理，来消除部分伪迹，在边缘检测方面，主要研究了Sobel算子、Robert算子、Kirsch算子、Laplacian算子、拉普拉斯LOG算子和Canny算子等6种边缘检测方法，本文采用了一种8邻域和5邻域相结合的轮廓跟踪方法，实现了边缘轮廓的单像素数据链表示。ICT切片图像处理是全文的基础，在整个系统中也是非常关键的一部分，这一部分处理的好坏决定了后续工作能否顺利进行。
　　②在轮廓曲线拟合与特征点采样中，主要研究和实现了利用B样条曲线对轮廓曲线进行拟合的方法，采用阈值采样法对拟合后的轮廓曲线进行了特征点采样，同时研究了B样条曲线理论和其他特征点采样方法。
　　③由于相邻两层ICT切片的间距往往不能满足快速成型的要求，这就需要在相邻两层ICT切片之间插值出若干中间轮廓来满足快速成型机的要求，以提高RP的精度。本文采用一种基于最短距离的线性插值方法，在相邻两层 ICT切片之间插补出了中间轮廓。
　　④本文在分析研究STL格式优缺点的基础上，采用CLI格式进行快速成型，在产生 CLI文件时，需要区分内外轮廓，根据所采用图像的轮廓特点，本文采用了一种基于射线的内外轮廓判别方法。
　　本文所做的研究工作具有一定的理论意义和实际应用价值。随着 ICT技术的不断发展，其应用范围将不断扩大，必将带来显著的经济效益，对推动制造技术的发展有着重要的意义。