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基于工业CT序列图像的气孔缺陷分割及三维可视化

作　者: 黄霞
导　师: 王珏
学　校: 重庆大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 工业CT 图像分割 活动轮廓模型 初始轮廓线 三维可视化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 83次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


工件内部的气孔缺陷是一种典型的常见缺陷,有效地检测工件内部气孔缺陷并直观显示其分布是无损检测领域长期研究的课题。工业CT(Industrial Computed Tomography,ICT)技术是国际公认的最有效的无损检测手段,它不仅可以得到工件的断层图像,还能由多张连续断层图像再现其三维结构,为工件内部气孔的自动检测和显示提供了可能和有效途径,随着工业CT技术的发展和工业CT系统性能的提高,通过工业CT实现工件缺陷自动检测是现在研究的热点和方向。本文研究了基于工业CT序列图像的气孔缺陷分割及其三维可视化方法。本文的研究内容主要分为图像预处理、气孔缺陷分割和三维可视化三部分,其中后两部分是研究的重点。本文运用参数活动轮廓模型的思想和方法实现二维图像中气孔缺陷的分割。首先,介绍了活动轮廓模型的发展及研究现状;然后针对Snake模型要求初始轮廓线在目标轮廓附近的特点提出了一种改进的初始轮廓线获取方法,改进后的方法不仅能得到靠近目标边缘的初始轮廓线,而且还克服了经典的Snake模型一次只能分割单个目标的缺点,能够串行地对多个气孔进行自动分割;此外,针对DR图像提出了去除伪缺陷的策略;试验结果表明,本文的方法可以分割3×3及以上大小的气孔缺陷,且得到的分割结果能让人满意。在三维可视化部分,本文对分割后的结果采用MC(Marching Cubes)算法对体数据场进行绘制。MC算法可以利用图形硬件对数据场进行绘制,且具有较快的速度,但同时也会产生大量的三角面片并造成数据冗余,本文针对这一特点对MC算法产生的三角面片进行顶点合并。对于分割后的工业CT序列图像,本文利用MC算法分别提取工件和气孔缺陷的等值面,并在绘制时采用不同的颜色进行渲染,这样就可以在得到的三维可视化图中直观地对缺陷进行观察。实际验证结果表明本文所用方法能够有效地对工业CT序列图像中的气孔缺陷进行分割并在其三维结构图中进行直观的显示。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-20
  1.1 课题的研究背景及意义  8
  1.2 工业CT 技术  8-15
    1.2.1 工业CT 发展概况  8-12
    1.2.2 CT 技术基本原理  12-13
    1.2.3 工业CT 系统组成  13-15
  1.3 序列图像分割技术的研究现状  15-16
  1.4 CT 图像的三维可视化技术  16-17
  1.5 论文的研究内容及结构安排  17-20
2 基于活动轮廓模型的分割方法  20-30
  2.1 引言  20
  2.2 Snake 模型及其改进方法  20-25
    2.2.1 传统Snake 模型  21-23
    2.2.2 气球力模型  23-24
    2.2.3 梯度矢量流模型(GVF Snake)  24-25
  2.3 几何活动轮廓模型  25-28
    2.3.1 曲线进化理论  26
    2.3.2 水平集理论  26-28
  2.4 本章小结  28-30
3 图像预处理  30-42
  3.1 图像去噪  30-36
    3.1.1 工业CT 图像噪声分析  30-31
    3.1.2 中值滤波  31-32
    3.1.3 滤波结果  32-36
  3.2 空气剥离  36-41
    3.2.1 区域生长  36-37
    3.2.2 空气剥离结果  37-41
  3.3 本章小结  41-42
4 Snake 模型在工业 CT 图像缺陷检测中的应用  42-60
  4.1 初始轮廓线的提取  42-50
    4.1.1 初始化轮廓  42-45
    4.1.2 关于阈值分割的探讨  45-49
    4.1.3 伪缺陷去除  49-50
  4.2 贪婪算法  50-51
  4.3 Snake 模型分割结果  51-57
  4.4 本章小结  57-60
5 分割结果的三维可视化  60-70
  5.1 三维可视化技术概述  60-62
  5.2 MC 算法  62-66
    5.2.1 MC 算法原理  62-64
    5.2.2 算法改进  64-66
  5.3 OpenGL 简介  66-67
  5.4 可视化结果  67-69
  5.5 本章小结  69-70
6 总结与展望  70-72
  6.1 论文工作总结  70
  6.2 后续研究工作展望  70-72
致谢  72-74
参考文献  74-78
附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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