工业CT切片图像直接生成二维有限元模型的方法.pdf

《工业CT切片图像直接生成二维有限元模型的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业CT切片图像直接生成二维有限元模型的方法.pdf（10页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910856197.1 (22)申请日 2019.09.11 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 (72)发明人 段黎明罗雪清杨珂郑鑫 司磊 (74)专利代理机构 重庆缙云专利代理事务所 (特殊普通合伙) 50237 代理人 王翔 (51)Int.Cl. G06T 7/55(2017.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种工业CT切片图像直接生成二维有限元 模型的。

2、方法 (57)摘要 本发明公开了一种工业CT切片图像直接生 成二维有限元模型的方法， 主要步骤为： 1)获取 CT切片图像所有像素点的位置坐标信息。 2)对CT 切片图像进行单元划分。 3)得到CT切片图像最外 层的等值线。 4)计算得到等值线经过的图像单元 的最小化值点。 5)连接最小化值点和边界图像单 元顶点， 从而生成轮毂的三角有限元网格。 本发 明针对工业CT图像的特点， 并在满足二维有限元 的条件下,实现了由单张工业CT切片直接生成二 维有限元模型。 权利要求书1页 说明书3页 附图5页 CN 110796693 A 2020.02.14 CN 110796693 A 1.一种工业C。

3、T切片图像直接生成二维有限元模型的方法， 其特征在于， 主要包括以下 步骤： 1)对待测工件进行工CT扫描， 得到CT切片图像。 2)获取CT切片图像所有像素点的位置坐标信息； 3)对CT切片图像进行单元划分， 得到若干图像单元； 4)设置等值点灰度阈值， 计算CT切片图像最外层的所有等值点， 并连接所有等值点， 得 到CT切片图像最外层的等值线； 等值线表达式如下： (x,y),f(x,y)c0； (1) 式中， c0为灰度阈值； (x,y)为平面点坐标； f(x,y)为坐标函数； 5)利用二次误差函数， 计算得到等值线经过的图像单元的最小化值点QEFx， 即： QEFxi(ni(x-pi)。

4、2； (2) 式中， Pi、 ni分别代表等值线和图像单元交点的位置和单位法向量； i1,2， ， m； m为 单元总数的两倍； 6)判断每个图像单元的最小化值点是否唯一， 若否， 则对存在n个最小化值点的图像单 元进行再划分， 并返回步骤5， 若是， 则转入步骤7； 7)删除等值线没有经过的最小化值点； 8)连接最小化值点和边界图像单元顶点， 从而生成三角有限元网格。 2.根据权利要求1所述的一种工业CT切片图像直接生成二维有限元模型的方法， 其特 征在于， CT切片图像单元划分后的图像单元为正方形单元， 每个正方形单元边长为1个单元 长度。 3.根据权利要求1或2所述的一种工业CT切片图像。

5、直接生成二维有限元模型的方法， 其 特征在于， 连接最小化值点和图像单元顶点的情况分为以下三种： I)若边界图像单元的其中一条边的一个顶点位于等值线内部， 另一个顶点位于等值线 外部， 则用位于等值线内部的顶点连接相邻的两个最小化值点； II)若边界图像单元的其中一条边位于等值线内部， 则连接位于等值线内部的边的两 个顶点和所述边界图像单元的最小化值点， 以形成三角网格； III)若边界图像单元的所有边均位于等值线的内部， 则直接连接边界图像单元的对角 顶点， 以形成三角网格。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110796693 A 2 一种工业CT切片图像直接生成二维有限元模型的方法 技术。

6、领域 0001 本发明涉及机械零件检测领域， 具体是一种工业CT切片图像直接生成二维有限元 模型的方法。 背景技术 0002 目前,工业CT切片生成有限元模型的研究现在主要是在三维层面的研究， 具体方 法主要有2条： 1)工业CT切片图像三维重建CAD建模网格划分生成有限元模型,该 方式不能直接生成有限元模型； 2)若干工业CT切片图像划分间隔体与等值面间隔体的 最小化值利用间隔体与最小化值间的位置关系来划分网格,该方式可以直接生成有限元 模型， 但是运用在生成三维有限元模型当中。 0003 目前， 工业CT切片直接生成二维有限元模型的方法是： 借助相关有限元分析软件 直接生成， 由于这些分析。

7、软件不具备针对性， 并不能按照特殊需求将工业CT切片直接生成 有限元模型。 发明内容 0004 本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。 0005 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的， 一种工业CT切片图像直接生成二 维有限元模型的方法， 主要包括以下步骤： 0006 1)对待测工件进行工CT扫描， 得到CT切片图像。 0007 2)获取CT切片图像所有像素点的位置坐标信息。 0008 3)对CT切片图像进行单元划分， 得到若干图像单元。 0009 CT切片图像单元划分后的图像单元为正方形单元， 每个正方形单元边长为1个单 元长度。 0010 4)设置等值点灰度阈值， 计算CT切片图像最。

8、外层的所有等值点， 并连接所有等值 点， 得到CT切片图像最外层的等值线。 0011 等值线表达式如下： 0012 (x,y),f(x,y)c0。 (1) 0013 式中， c0为灰度阈值。 (x,y)为平面点坐标； f(x,y)为坐标函数。 0014 5)利用二次误差函数， 计算得到等值线经过的图像单元的最小化值点QEFx， 即： 0015 QEFxi(ni(x-pi)2。 (2) 0016 式中， Pi、 ni分别代表等值线和图像单元交点的位置和单位法向量。 i1,2， ， m。 m为单元总数的两倍。 0017 6)判断每个图像单元的最小化值点是否唯一， 若否， 则对存在n个最小化值点的图。

9、 像单元进行再划分， 并返回步骤5， 若是， 则转入步骤7。 0018 7)删除等值线没有经过的最小化值点。 0019 8)连接最小化值点和边界图像单元顶点， 从而生成三角有限元网格。 说明书 1/3 页 3 CN 110796693 A 3 0020 连接最小化值点和图像单元顶点的情况分为以下三种： 0021 I)若边界图像单元的其中一条边的一个顶点位于等值线内部， 另一个顶点位于等 值线外部， 则用位于等值线内部的顶点连接相邻的两个最小化值点。 0022 II)若边界图像单元的其中一条边位于等值线内部， 则连接位于等值线内部的边 的两个顶点和所述边界图像单元的最小化值点， 以形成三角网格。。

10、 0023 III)若边界图像单元的所有边均位于等值线的内部， 则直接连接边界图像单元的 对角顶点， 以形成三角网格。 0024 本发明的技术效果是毋庸置疑的。 本发明针对工业CT图像的特点， 并在满足二维 有限元的条件下,实现了由单张工业CT切片直接生成二维有限元模型。 这一过程,实现了工 业CT切片可以定量分析的难题， 生成的二维有限元模型可以进行尺寸测量、 有限元分析等。 尤其对于具有复杂内腔模型的工业零件， 有助于对其内部的结构进行观测。 附图说明 0025 图1为方法流程图； 0026 图2为图像单元示意图； 0027 图3为等值线示意图； 0028 图4为最小化值示意图； 0029。

11、 图5为最小化值的唯一化； 0030 图6为有限元三角网格划分； 0031 图7为轮毂CT切片； 0032 图8为与生成的轮毂二维有限元模型； 0033 图9为二次误差函数示意图。 具体实施方式 0034 下面结合实施例对本发明作进一步说明， 但不应该理解为本发明上述主题范围仅 限于下述实施例。 在不脱离本发明上述技术思想的情况下， 根据本领域普通技术知识和惯 用手段， 做出各种替换和变更， 均应包括在本发明的保护范围内。 0035 实施例1： 0036 参见图1至图6， 一种工业CT切片图像直接生成二维有限元模型的方法， 主要包括 以下步骤： 0037 1)对待测工件进行工CT扫描， 得到C。

12、T切片图像。 0038 2)获取CT切片图像所有像素点的位置坐标信息。 0039 3)对CT切片图像进行单元划分， 得到若干图像单元， 参见图2。 0040 CT切片图像单元划分后的图像单元为正方形单元， 每个正方形单元边长为1个单 元长度。 0041 3.2)将每个正方形单元内所有像素点聚集至正方形单元中心。 0042 4)设置等值点灰度阈值， 计算CT切片图像最外层的所有等值点， 并连接所有等值 点， 得到CT切片图像最外层的等值线， 参见图3， 图中， 实线为图像单元， 虚线为等值线。 0043 等值线表达式如下： 说明书 2/3 页 4 CN 110796693 A 4 0044 (x。

13、,y),f(x,y)c0。 (1) 0045 式中， c0为灰度阈值； (x,y)为平面点坐标。 f(x,y)为坐标函数。 0046 5)参见图9， 利用二次误差函数， 计算得到等值线经过的图像单元的最小化值点 QEFx， 即： 0047 QEFxi(ni(x-pi)2。 (2) 0048 式中， Pi、 ni分别代表等值线和图像单元交点的位置和单位法向量。 i1,2， ， m。 m为单元总数的两倍。 图9中， 圆圈表示最小化值点QEFx。 0049 最小化值点参见图4。 图中， 实线为图像单元， 虚线为等值线， 圆点为最小化值点。 0050 6)判断每个图像单元的最小化值点是否唯一， 若否，。

14、 则对存在n个最小化值点的图 像单元进行再划分， 并返回步骤5， 若是， 则转入步骤7。 0051 7)删除等值线没有经过的最小化值点， 参见图5。 图中， 实线为图像单元， 虚线为等 值线， 实心圆点为最小化值点， 空隙圆点为删除的最小化值点， 带有方框的圆点为新增的最 小化值点。 0052 8)连接最小化值点和边界图像单元顶点， 从而生成三角有限元网格， 参见图6。 0053 连接最小化值点和图像单元顶点的情况分为以下三种： 0054 I)若边界图像单元的其中一条边的一个顶点位于等值线内部， 另一个顶点位于等 值线外部， 则用位于等值线内部的顶点连接相邻的两个最小化值点。 0055 II)。

15、若边界图像单元的其中一条边位于等值线内部， 则连接位于等值线内部的边 的两个顶点和所述边界图像单元的最小化值点， 以形成三角网格。 0056 III)若边界图像单元的所有边均位于等值线的内部， 则直接连接边界图像单元的 对角顶点， 以形成三角网格。 0057 实施例2： 0058 一种工业CT切片图像直接生成二维有限元模型的方法， 主要包括以下步骤： 0059 1)对待测轮毂进行工CT扫描， 得到CT切片图像， 参见图7。 0060 2)获取CT切片图像所有像素点的位置坐标信息。 0061 3)对CT切片图像进行单元划分， 得到若干图像单元， 参见图2。 0062 4)设置等值点阈值， 计算C。

16、T切片图像最外层的所有等值点， 并连接所有等值点， 得 到CT切片图像最外层的等值线， 参见图3， 图中， 实线为图像单元， 虚线为等值线。 0063 5)利用二次误差函数， 计算得到等值线经过的图像单元的最小化值点。 0064 6)判断每个图像单元的最小化值点是否唯一， 若否， 则对存在n个最小化值点的图 像单元进行再划分， 并返回步骤5， 若是， 则转入步骤7。 0065 7)删除等值线没有经过的最小化值点， 参见图5。 图中， 实线为图像单元， 虚线为等 值线， 实心圆点为最小化值点， 空隙圆点为删除的最小化值点， 带有方框的圆点为新增的最 小化值点。 0066 8)连接最小化值点和边界图像单元顶点， 从而生成轮毂的三角有限元网格， 参见 图8。 说明书 3/3 页 5 CN 110796693 A 5 图1 说明书附图 1/5 页 6 CN 110796693 A 6 图2 图3 说明书附图 2/5 页 7 CN 110796693 A 7 图4 图5 说明书附图 3/5 页 8 CN 110796693 A 8 图6 图7 说明书附图 4/5 页 9 CN 110796693 A 9 图8 图9 说明书附图 5/5 页 10 CN 110796693 A 10 。