基于vtk的工业图像三维可视化技术研究

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1、分类号：TP391单位代码：10110学号：S20100571中北大学硕士学位论文基于VTK的工业图像三维可视化技术研究硕士研究生吕金坤指导教师王明泉学科专业信号与信息处理年月日图书分类号TP391密级非密注1UDC_____________________________________________________________________硕士学位论文基于VTK的工业图像三维可视化技术研究指导教师（姓名、职称）王明泉（教授）申请学位级别工学硕士专业名称信号与信息处理论文提交日期年月日

2、论文答辩日期年月日学位授予日期年月日论文评阅人答辩委员会主席年月日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校

3、可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于VTK的工业图像三维可视化技术研究摘要计算机科学可视化中非常重要的组成部分是工业CT图像的三维可视化技术，它在无损检测领域得到广泛地应用。其运用图像处理技术及计算机图形学，能够实现将工业CT图像序列通过相关计算后在计算机上三维显示，还能够实现

4、对工件各角度剖切，观察工件剖面等操作。本论文首先对工业图像的预处理技术进行研究，主要是对断层图像序列进行滤波、分割等操作，为接下来的三维可视化做好准备。最终选取中值滤波算法，因为它能很好的保护图像细节并能很大程度上的消除噪声；采用多结构元素形态学的边缘检测算法，因其检测出的边缘具有较好的抗噪性，轮廓较清晰、无断点，较好地完成了预处理工作。接下来介绍了工业图像三维可视化的面绘制与体绘制方法，比较了两种绘制方法的优缺点，对传统RayCasting（光线投射）算法的原理和实现过程进行了说明。针对传统光

5、线投射算法内存消耗大、绘制速度慢的缺陷，本文放弃了其他论文在进行光线投射体绘制过程中跳过空体素的方法，而是选择在图像预处理过程中，对工业CT断层图像组成的原始数据场进行分割，将其分为目标数据集和背景数据集，并只对目标数据集进行体绘制，减少了可视化体数据量，提高了绘制速度和交互速度。基于VTK（visualizationtoolkit）的实现机制，在VisualStudio2008平台下，分别采用MarchingCubes算法、本文改进的RayCasting算法和三维纹理映射算法对BMP格式的工业

6、CT图像序列进行三维可视化，并给出了其实现的关键步骤与可视化结果。通过人机交互，可以实现对可视化后的三维图像进行旋转、缩放、虚拟切割等操作。关键词：图像分割，VTK，三维可视化，光线投射算法，虚拟切割中北大学学位论文Studyon3DVisualizationTechnologyofIndustrialImageBasedonVTKAbstract3DvisualizationtechnologyofindustrialCTimageisaveryimportantpartofcomputerv

7、isualizationtechniquesandiswidelyusedinthefieldofnondestructivetesting.Thetechnologyusesimageprocessingtechnologyandcomputergraphics,canachieve3DdisplayoftheindustrialCTimagesequenceonthecomputerafterrelevantcalculation,andalsocanrealizesomeoperateli

8、keeachanglecuttingoftheworkpieceandtheobservationoftheworkpieceprofile.Firstly,thispaperoffersadetailedresearchaboutpreprocessingtechnologyforindustrialimages,whichmainlyconsistsofthefilterandtheimagesegmentationoperationforindustrialimageseries.Byth