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工业CT图像二维矢量化系统研究与改进

作　者: 黄雪优
导　师: 段黎明
学　校: 重庆大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: ICT 逆向工程图像处理特征点提取圆弧拟合
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要

工业计算机层析技术(Industrial Computerized Tomography, ICT)是一种非接触式的先进测量方法。它能在不损坏被测工件材质以及结构条件下,以断层图像的形式,展现被检测物体内部结构关系、物质组成以及缺陷状况。因此,作为一种实用的无损检测技术,它在逆向工程中有着广阔的应用前景。经过工业CT扫描后得到的断面图像是二维灰度图像,需要将灰度图像转化为矢量图才能应用于逆向工程中。针对已经开发的工业CT图像矢量化系统存在系统稳定性差、人机交互不够友善、图像矢量化效率低等问题,本文对该系统进行了改进研究。本文研究的主要内容如下:首先,在图像预处理模块中采用基于Canny算法的一种边缘自增强搜索方法进行边缘检测,选择基于阈值的方法提取图像的边缘。对提取的边缘进行编辑,以获取封闭的单像素图像轮廓。其次,在轮廓矢量化模块中,根据轮廓点矢量变化率判断轮廓的特征点并完成轮廓分段,对分段轮廓进行直线以及曲线拟合初步获得图像矢量化边缘。采用矢量图手动编辑的方式对获得的矢量图边缘做出修正,减少特征点个数,以提高矢量图的精度。通过优化整圆拟合、两点直线拟合以及三点圆弧拟合等功能,提高软件的稳定性以及操作友好度。最后,用本文改进的软件与商业化软件进行图像矢量化比较实验,验证软件优化的有效性。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 逆向工程概述  8-9
  1.2 工业CT 技术介绍  9-10
  1.3 矢量化系统国内外研究现状  10-12
  1.4 课题研究的意义及内容  12-13
    1.4.1 课题研究的意义  12
    1.4.2 课题研究内容  12
    1.4.3 课题来源  12-13
  1.5 论文组织结构  13-14
2 ICT 图像矢量化系统简介  14-17
  2.1 功能模块介绍  14-15
    2.1.1 图像预处理模块  15
    2.1.2 轮廓矢量化模块  15
    2.1.3 矢量图编辑模块  15
    2.1.4 数据格式转换模块  15
  2.2 系统实现流程介绍  15-16
  2.3 本章小结  16-17
3 ICT 图像的边缘检测方法研究  17-30
  3.1 传统的边缘检测方法  17-21
    3.1.1 传统边缘检测算子介绍  17-20
    3.1.2 传统边缘检测算子实验  20-21
   3.2 改进的 Canny 的边缘检测方法  21-27
    3.2.1 Canny 边缘检测原理  21-24
    3.2.2 本文采用的Canny 边缘检测方法  24-25
    3.2.3 Canny 算子的程序实现  25-26
    3.2.4 实验结果对比分析  26-27
  3.3 改进轮廓的手动编辑功能  27-29
    3.3.1 断点自动捕捉与断边半智能连接  28
    3.3.2 改进的轮廓擦除功能  28-29
  3.4 本章小结  29-30
4 轮廓矢量化方法改进研究  30-42
  4.1 ICT 图像的特征点识别方法介绍  30
  4.2 改进的特征点检测方法  30-35
    4.2.1 第一次特征点检测  30-32
    4.2.2 第二次特征点检测  32-35
  4.3 基于线型的轮廓拟合方法改进  35-41
    4.3.1 判断特征点之间线型  35-36
    4.3.2 曲线拟合  36-40
    4.3.3 改进的直线矢量化方法  40-41
  4.4 本章小结  41-42
5 矢量图编辑模块优化  42-56
  5.1 圆拟合功能改进  42-44
    5.1.1 圆拟合原理  42-43
    5.1.2 圆拟合优化的程序实现  43-44
    5.1.3 圆拟合操作  44
  5.2 两点直线拟合功能改进  44-48
    5.2.1 两点直线拟合原理  44-46
    5.2.2 改进的两点直线拟合功能程序实现  46-48
    5.2.3 两点直线拟合操作  48
  5.3 三点圆弧拟合功能改进  48-53
    5.3.1 三点圆弧拟合原理  48-51
    5.3.2 改进的三点圆弧拟合功能算法实现  51-53
    5.3.3 三点圆弧拟合操作  53
  5.4 内存泄漏修复  53-55
    5.4.1 内存泄漏与溢出  53-55
    5.4.2 内存管理策略  55
  5.5 本章小结  55-56
6 实验与分析  56-61
  6.1 矢量化精度测试实验  56-58
  6.2 与同类矢量化软件比较  58-60
  6.3 本章小结  60-61
7 结论与展望  61-63
  7.1 结论  61
  7.2 展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67
  A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  67
  B. 作者在攻读硕士学位期间参与的课题与项目  67

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