基于工業(yè)CT序列圖像的高精度體積測量方法研究.pdf

1、CT技術(shù)作為一種先進(jìn)的無損檢測技術(shù)，能夠清晰地顯示待測物體內(nèi)部的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)并定量地給出細(xì)節(jié)輪廓的二維、三維尺寸信息。醫(yī)學(xué)CT可以實(shí)現(xiàn)對病灶三維尺寸測量，但不要求太高精度就可滿足診療之需。但對工業(yè)CT而言，被測工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加上斷層圖像的切片內(nèi)空間分辨率與層間分辨率不一致，現(xiàn)有的基于工業(yè)CT序列圖像的三維測量方法在精度、速度和自動化程度等方面都有待提高。以此為背景，本文以現(xiàn)有的圖像測量理論為基礎(chǔ)，以工業(yè)CT序列圖像為實(shí)驗(yàn)對象，研究提出了兩種

2、基于工業(yè)CT序列圖像的體積測量方法。
　　 首先，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于亞像素Zernike矩邊緣檢測方法與多項(xiàng)式擬合結(jié)合的臺體體積累加算法：在對圖像進(jìn)行預(yù)處理的基礎(chǔ)上，通過Zernike矩方法對每張切片圖像提取亞像素級輪廓，用八鄰域跟蹤法提取待測邊緣輪廓點(diǎn)。采用多項(xiàng)式擬合方法擬合二維切片輪廓，并對擬合后的輪廓進(jìn)行等相角間隔采樣。對不同切片層的輪廓點(diǎn)按照相等相位準(zhǔn)則建立匹配，采用層間擬合插值算法得到中間層的輪廓點(diǎn)坐標(biāo)，用外插法預(yù)估

3、尖頂工件頂端點(diǎn)。最后將相鄰兩層切片輪廓視為臺體的上下底面，累加每相鄰兩層之間的臺體體積，從而得到待測工件的體積。
　　 其次，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于亞像素層間輪廓旋轉(zhuǎn)積分的體積測量算法：對經(jīng)過預(yù)處理的圖像采用Zernike矩方法提取亞像素級輪廓，并用八鄰域法跟蹤形成完整閉合的邊緣輪廓曲線。采用多項(xiàng)式擬合方法擬合切片輪廓，并進(jìn)行等相角間隔采樣。然后根據(jù)各層切片投影輪廓的重疊情況確定各層切片的拓?fù)渎?lián)系，找出最佳旋轉(zhuǎn)軸線。對不同切片層的

4、輪廓點(diǎn)，按照相位相等準(zhǔn)則建立匹配，采用多項(xiàng)式擬合方法擬合該組輪廓點(diǎn)并通過外插法自動預(yù)測尖頂工件頂點(diǎn)。最后，將各相位下的層間擬合輪廓旋轉(zhuǎn)一個(gè)相角間隔并積分，求出各旋轉(zhuǎn)體積并累加得到待測工件的體積。
　　 應(yīng)用本文方法對三種典型形狀的標(biāo)準(zhǔn)鋼制工件和含內(nèi)腔實(shí)際工件進(jìn)行等間距分層CT掃描，對獲得的序列斷層圖像進(jìn)行測量分析和驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的兩種測量方法與現(xiàn)有的體積測量算法相比，在測量精度上提高了2-3個(gè)數(shù)量級，測量精度均優(yōu)于