工业CT图像轮廓提取与优化系统设计

为了有效地提高面向逆向工程的工业CT图像轮廓处理的精准性和计算效率,开发了工业CT图像轮廓提取与优化系统。该系统主要包括图像处理模块、轮廓识别与提取模块、轮廓拟合与优化模块、图像处理经典算法库和数据接口等功能模块,实现了从工业CT图像到轮廓数据的三维点云与轮廓线的标准格式输出,并与逆向工程软件对接。同时,在轮廓拟合与优化模块中,提出了基于全局约束模型的轮廓拟合策略,并采用有向图分解和数值代数相结合的计算方法,提高了轮廓拟合的计算精度和效率。最后通过实例验证了系统的有效性和正确性。     

工业CT切片图像直接生成快速原型层片数据

为了将工业CT与快速原型直接集成,提出了一种由工业CT切片图像直接生成快速原型层片数据的方法。首先对工业CT切片图像进行边缘提取、去噪、细化、连接和轮廓跟踪,获取样件的内外结构轮廓点数据;然后在相邻断层间建立轮廓匹配点对,线性插值层间轮廓数据,以满足快速原型加工对层片厚度的要求,并用三次B样条曲线对所有轮廓进行拟合;最后经过轮廓数据点采样和内外轮廓判断后,生成通用层接口文件输入快速原型系统。试验验证了该方法的有效性与正确性。     

CT重构中射线硬化的校正研究

在工业CT(ComputedTomography)重构中,由于射束硬化使得重建图像中出现"杯状"伪影。为了消除这种影响,提出了一种校正方法。该方法基于Beer理论,根据多色射束和数据,首先拟合出等效单色射束和数据,然后进行卷积反投影重构。这种方法不仅较好地消除了射线硬化的影响,同时也使重构图像的信息损失不大。     

基于Medium型Camera Link的多通道图像实时显示系统设计

为了实现对相机拍摄到的图像数据的实时显示,提出了一种基于Medium型Camera Link的多通道图像实时显示系统设计方案,并完成系统的软硬件设计。该系统的硬件部分用来接收相机端的实时图像数据输入并对数据进行高速传输,软件部分实现对数据的筛选,整理,格式转换等功能,能够完成对图像的实时显示。     

射线平板探测器成像系统的数理模型

非晶硅X射线数字平板探测器是目前唯一可取代胶片照相的新型技术,对其成像特性的研究已成为高像质的DR和三维CT检测技术的基础。目前X射线成像系统均是以线性时不变理论作为分析基础的。基于X射线平板探测器成像系统、成像机理和几何参数建立了成像系统的点扩展函数(PSF)。用圆柱体等效二维PSF模型,使成像系统退化为比例系统,从而把复杂的反卷积运算转化成用代数方程来求解,能够快速实现通过探测器输出图像来估计透照工件的二维输入图像。此模型的建立为在实际检测中利用输出的图像通过线性变换得到输入估计。在DR系统中,基于上述数理模型建立了灵敏度模型,利用输出场强可以很好的再现输入场强。     

高炮电视跟踪系统对超低空目标截获概率仿真实验研究

针对高炮电视跟踪系统目前无法通过实装试验方式对超低空目标截获概率进行考核的问题,分析了影响截获概率的因素,如地面图像和目标同时处于光电系统视场中对光电系统图像处理的影响,通过搭建软件和硬件环境,建立了一种基于三维虚拟试验场的仿真试验方法。构建了典型的测试用例,利用仿真系统采集视频,将图像输入到视频跟踪器中进行处理,通过对输出数据进行处理,可定性或定量判定是否可以截获目标。该方法应用于某型轮式弹炮结合防空武器系统试验,验证了该方法的有效性。     

高光谱图像降维的判别流形学习方法

本文提出了一种高光谱图像降维的判别流形学习方法.针对获取的大量遥感对地观测数据存在大量冗余信息的特点,引入改进的流形学习方法对高光谱遥感数据进行降维处理,以提高遥感图像自动分类的总体准确度.该方法充分利用遥感图像自动分类中训练样本的判别信息,将输入样本的类别信息加入到常规流形学习方法的框架中,从本质上提高输出的特征在低维空间中的判别力.同时,引入线性化模型以解决流形学习方法中常见的小样本问题.对高光谱遥感图像自动分类的实验表明,基于判别流形学习的高光谱遥感图像自动分类方法能够显著地提高图像分类准确度.     

托卡马克实验数据的可视化时序处理软件开发

运用VBA在Excel中的编程,编制了托卡马克实验数据的时序处理软件。使HL-1M和HL-2A装置标准格式数据在Excel表中能被直接读取并进行图形显示;且能将Excel表格中的实验数据直接传递给MATLAB系统。从而输出多道时序图形。并在MATLAB独立环境下,开发了具有读取标准实验数据、进行图形显示、可视化界面及部分高级处理功能的软件系统。     

基于卷积神经网络的立体图像舒适度客观评价

基于卷积神经网络模型,提出一种立体图像舒适度评价方法。该方法无须提前根据特定的任务从图像中人工提取具体的特征,而是模拟人脑处理机制对图像进行层次化的抽象处理,自主提取特征。该方法采用三通道卷积神经网络结构,分别对原始图像进行主成分分析,以及32×32、256×256两种尺度的分块处理得到三条通道的输入数据集,根据输入数据设计每条通道的网络结构。采用两种尺寸分块处理得到不同尺寸的图像块特征信息,采用主成分分析降维处理得到原始图像的整体信息。此外,通过随机丢弃、局部响应归一化等方法提升算法的评价性能。实验结果表明,以修正线性单元为激活函数、输出层用Softmax分类器,对天津大学TJU立体图像数据库中400幅不同舒适度等级的立体图像样本进行测试,等级分类率正确达94.52%,优于极限学习机、支持向量机算法。     

低能X射线工业CT图像杯状伪影校正

为了去除X射线工业CT图像中的杯状伪影,提高CT图像的识别能力和量化分析精度,提出一种基于分度投影和权函数的射束硬化校正方法。首先分析得出杯状伪影主要是由X射线连续谱穿过被测物体过程中出现的射束硬化所导致。然后扫描阶梯模型,采集不同厚度下的投影数据并求出线衰减系数,通过拟合曲线,得到硬化模型函数和权函数校正模型函数,并确定权函数。接着,扫描被测圆柱形工件,采集不同分度下的投影数据。最后,针对每一个分度投影数据,采用权函数与当前分度投影数据乘积的方法进行硬化校正。对含有杯状伪影的实际CT图像进行了校正实验,结果表明,与多项式拟合法相比,该方法校正后的灰度图像没有放大噪声,且信噪比提高3.29%,有效地消除了杯状伪影,同时较好地保留了图像边界细节。     

基于IGES的激光扫描投影文件解析方法研究

激光扫描投影仪能够实现待装配零部件线框轮廓的精准位置投影,能够大幅度改善由传统装配方式所引起的精度差,效率低等问题。为了在自主研发的激光扫描投影系统中实现可直接读取IGES（初始化图形交互规范）格式的三维数模激光投影,研究了多特征图元提取和文件自动生成方法。该方法通过提取待投影线框图形的点、线、面等数据特征,以元胞的方式存储在.ply格式文档中,通过.ply文件对数控开关进行延时控制以及对二维振镜轨迹进行操控,实现更加智能化地控制激光扫描投影。应用12个IGES格式图元的投影实验验证,该方法可实现所有图元清晰投影且激光轮廓线宽优于0.3 mm,通过这种新型投影系统可提高车间装配生产效率,改善装配精度。     

一种新型彩色三维光学成像系统

提出一种新型三维彩色光学数字成像系统。此系统利用投影结构光对现实世界中的物体进行数字化，同时得到对应的彩色纹理。详细介绍了系统的硬件设计和软件体系结构设计，得到物体彩色纹理的两种不同方法；直接获取和从编码条纹中提取，给出了用该系统得到的实验结果并简单评价了系统的性能。此系统在反求工程、影视制作、三维游戏制作、医学应用等方面有远大的应用前景。     

A New 3D Digitizer by Cutting and Scanning Layer by layer

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ,ｉｔｓｔｗｉｎｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ———ｔｈｅｒｅｖｅｒｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［１］ｉｓｕｎｄｅｒｇｏｉｎｇａｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐ...     

A New 3D Digitizer by Cutting and Scanning Layer-by-layer

A crucial element in the reverse engineering process is to obtain 3D data of the part or its CAD model. A new method is presented in this paper, which combines layer-by-layer cutting and scanning on each cross-section of a part with a milling machine and an image scanner respectively. The method can capture the internal and external profile informations of a complex-shaped part at the same precision simultaneously. When data files of 2D edges are imported into the 3D CAD/CAM package, the 3D data or 3D CAD model is acquired. According to the customers' requirements, the system can reach the highest accuracy of 5.4 μm, and a resolution of 2.7 μm in obtaining the 2D edges. The product is completely made now, on which experiments are conducted, which demonstrate the higher accuracy and efficiency.     

复杂轮廓表面激光检测及三维重构技术的研究

基于零件实物样件的几何模型反求技术已成为CAD/CAM领域中的研究热点之一。以航空航天用MJ螺纹为对象 ,对逆向工程中的两大关键技术———表面数字化及三维重构技术进行了分析和研究。提出了用一种新型激光光纤传感器实现复杂轮廓表面的非接触数字化检测方法 ,描述了测量原理。通过二维截面轮廓图重构三维面型 ,初步的实验结果验证了此方法的有效性和实用性     

工业CT在反求工程上的应用

首先介绍了基于工业CT的反求工程技术的基本原理和基本步骤。然后分别从基于曲面分割和基于体素分割这两条基本工业CT的反求技术路线,就近年来国内外相关技术的研究进展,进行了阐述、分析和总结。同时,以一实例来展现两条技术路线的反求结果。最后,对基于工业CT的反求工程技术在实际应用中尚未有效解决的问题进行描述和未来的发展进行了展望。     

IGES文件B样条曲线的激光扫描投影方法研究

激光扫描投影系统可以通过在目标面上投影出待投影零部件轮廓线框的方式来辅助工人装配,使用该系统进行辅助装配可以有效解决由传统装配方式所引起的效率慢、精度低等问题.为了解决自研激光扫描投影系统不能直接读取零部件外形数模,影响激光扫描投影系统的实际应用价值,拖慢工作效率等问题.提出了IGES文件B样条曲线的激光扫描投影方法研...     

A unified-calibration method in FTP-based 3D data acquisition for reverse engineering

Reverse engineering plays an important role in product design and manufacturing due to the need for the improvement of existing products. Acquisition of 3D data of existing products is one of the most fundamental processes in reverse engineering. This paper proposes a unified-calibration method for Fourier Transform Profilometry (FTP)-based 3D data acquisition. In current FTP methods, the system parameters, such as positions and orientations of the camera and projector and the reference plane location, are needed to convert the phase map into 3D coordinates of the object. Generally, it is difficult to measure these parameters directly. Therefore, a calibration procedure is required in current FTP methods. In this research, a novel method is proposed for the calibration. Only one image is used to calculate all system parameters in the proposed method. The experiments show the method is simple and feasible for FTP-based 3D data acquisition.