面向逆向工程的工业CT图像预处理系统开发

论文摘要

工业计算机断层扫描成像技术（简称工业CT技术,Computerized Tomography）能够在不损伤工件的基础上,通过二维切片或者三维图像的形式,对工件进行内外结构的检测,并获得工件的结构、尺寸等。因此这种技术在逆向工程等领域具有广阔的应用前景。但是,经过工业CT扫描后得到的是位图格式的切片图像,不能直接应用于逆向工程中。因此,本文开发了逆向工程预处理软件系统。该系统包含三个功能模块:图像预处理模块、轮廓拟合模块和数据格式转换模块。在图像预处理模块中,为了更好的去除图像中的噪声,提高图像边缘信息的准确性,采用了一种基于改进的边缘搜索和Canny算法的图像分割方法进行边缘检测;同时,为了适应不同CT图像的要求,能够设定不同的阈值进行图像的边缘提取。为了获得图像的边缘信息,实现灰度图像边缘的预处理,采用了八邻域轮廓跟踪方法、基于规则的去噪方法以及位图人机交互方式。在轮廓拟合模块中,采用了轮廓分段方法、直线段拟合方法和圆弧拟合方法,并进行参数优化,获得了图像矢量化边缘。采用了矢量图人机交互方式对自动矢量化上的不足做出修正,如直线段合并等,提高了矢量化边缘的准确性。在数据格式转换模块中,为了在ImageWare、Pro/E等逆向CAD软件中进行建模,研究了将矢量化结果保存为二维、三维数据格式和自定义的数据格式的方法,使得逆向建模得以实现。最后,基于面向对象的技术思想,使用VC++语言,开发了软件系统。经过测试和试用,证明了该软件系统是可使用的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 工业CT 技术介绍
• 1.2 逆向工程技术国内外现状
• 1.3 课题研究的意义及内容
• 1.3.1 课题意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 课题来源
• 1.4 论文内容安排
• 2 图像预处理
• 2.1 图像增强
• 2.1.1 滤波技术介绍
• 2.1.2 滤波技术比较
• 2.2 轮廓提取和轮廓跟踪
• 2.2.1 轮廓提取
• 2.2.2 轮廓跟踪
• 2.3 本章小结
• 3 边缘检测
• 3.1 边缘检测
• 3.1.1 图像边缘介绍
• 3.1.2 边缘检测算子介绍
• 3.1.3 实验结果
• 3.2 CANNY 边缘检测方法
• 3.2.1 Canny 边缘检测原理
• 3.2.2 Canny 边缘检测方法Ⅰ
• 3.2.3 Canny 边缘检测方法Ⅱ
• 3.2.4 实验结果
• 3.3 本章小结
• 4 矢量化研究
• 4.1 图像矢量化技术介绍
• 4.1.1 矢量化技术国内外概况
• 4.1.2 面向逆向工程的矢量化方法
• 4.2 轮廓拟合
• 4.2.1 轮廓直线段拟合
• 4.2.2 圆和圆弧拟合
• 4.2.3 实验结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 系统开发及实现
• 5.1 软件的开发环境
• 5.2 模块和功能设计
• 5.3 系统开发体系结构
• 5.4 人机交互功能设计
• 5.4.1 位图编辑功能及实现
• 5.4.2 矢量图编辑功能及实现
• 5.5 数据格式转换设计
• 5.5.1 自定义数据格式介绍及实现
• 5.5.2 二维数据格式介绍及实现
• 5.5.3 三维数据格式介绍及实现
• 5.6 人机交互界面设计
• 5.6.1 人机交互界面作用
• 5.6.2 设备环境类和图形对象类
• 5.6.3 人机交互界面实现
• 5.7 软件的操作流程
• 5.8 实例
• 5.9 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的课题与项目