基于工业CT切片图像的高质量三角网格模型的生成方法研究

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1、基于工业CT切片图像的高质量三角网格模型的生成方法研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：薛涛指导教师：段黎明教授兼职导师：张平高工学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一四年五月ResearchonTheGenerationMethodofHighQualityTriangleMeshesBasedonTheIndustrialCTSlicingDataAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDe

2、greeByXueTaoSupervisedbyProf.DuanLi-mingPluralisticSupervisedbyZhangPingSpecialty:ME（MechanicalEngineeringField）CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要在逆向工程领域，工业CT技术以其非接触式测量的优点，被广泛应用于具有复杂内腔产品的无损检测。然而受到扫描条件的限制以及扫描环境的影响，扫描得到的切片数据往往存

3、在一些缺陷，比如由于技术限制，无法得到工件的首尾端面的切片信息、在扫描的过程中存在噪声等等。因此通过扫描得到的CT切片数据进行模型的逆向重建时，重建得到的模型也存在着缺陷。针对重建得到模型存在的问题，本文以基于工业CT切片数据重建得到的三角网格模型为研究对象，对模型的端面不封闭、模型表面存在的孔洞以及模型表面凹凸不平这些缺陷进行研究。具体工作如下：①端面修复。对于重建得到的模型端面不封闭的情况，根据模型扫描间距的不同，采用两种方法对模型端面进行封闭。对于扫描间距较小的工件，通过对MC算法进行修改，即在重建之前添加两张空白的切片，保证重建时可以提取等值面，达到

4、模型端面的封闭；对于扫描间距大的工件，首先对端面内外轮廓进行判别，然后对端面的内外轮廓进行三角剖分，最后对剖分的端面进行细分、光顺处理，最终达到端面轮廓的封闭。②孔洞修补。由于工件本身或者重建算法存在的问题，导致重建得到的网格模型表面存在孔洞，本文首先对孔洞的边界进行预处理，然后采用波前法对孔洞区域进行三角化，最后对于三角化之后的孔洞采用基于三角面片法矢量调整的光顺方法进行光顺处理，最终使得模型的集合特征保持良好以及过渡区域光滑连接。③模型的光顺。为了减小工件在扫描过程中噪声的影响以及消除重建之后模型表面的凹凸不平，还需要对模型进行光顺处理，才能达到后续处理

5、的要求。本文将均值滤波中的面片法向均值滤波迭代算法和加权均值滤波算法结合起来，对网格顶点进行滤波处理，然后通过沿顶点切平面和法矢量方向同时对网格顶点的位置进行调整。该方法可以有效地去除模型表面的噪声，更好的保持了模型的特征。④系统集成及应用。最后本文将上述的端面修复、孔洞修补以及网格光顺集成到了现有的软件系统当中，并成功运用于具有复杂内腔产品的逆向设计中。通过对工件进行CT扫描，得到工件的切片数据，然后通过重建得到网格模型，之后对重建的网格模型进行端面修复、孔洞修补以及光顺的后处理，最后进行逆向重构和实体建模，验证了本文方法的可行性与实用性。关键词：工业CT

6、，逆向工程，端面修复，孔洞修补，网格光顺I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTInthefieldofReverseEngineering,becauseofitsadvantagesofnon-contactmeasurement，industrialcomputedtomography(CT)technologyiswidelyappliedtonondestructivetestingfortheproductsofcomplexinnercavity.However,restrictedbythescanningconditionsandth

7、einfluenceofscanningenvironment,thedataofscanningsliceoftenhassomedefects,suchasnotgettingthesliceinformationoftheworkpieceaboutitsbeginningandtheendduetotechnicallimitations,noiseexistinginthescanningprocessandsoon.Thesedataareusedforthereverserebuiltofthemodel,sothereconstructing

8、modelhasitsdrawbacksinevit