基于工業(yè)CT圖像重建的網(wǎng)格模型優(yōu)化方法研究及系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、最佳無損檢測手段——工業(yè)CT技術(shù)，因可以在不損壞產(chǎn)品的情況下，得到產(chǎn)品的外表面和復(fù)雜內(nèi)腔測量數(shù)據(jù)，而被廣泛的應(yīng)用在逆向工程領(lǐng)域。然而操作誤差、儀器老化等原因，會使工業(yè)CT圖像有一定的誤差，從而對后續(xù)逆向工程產(chǎn)生影響。為提升逆向工程的正確性，從工業(yè)CT圖像到實體模型需要經(jīng)過網(wǎng)格模型重建、簡化、規(guī)范化等過程。本文對網(wǎng)格重建、簡化、規(guī)范化進行了研究，主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　①為了獲得網(wǎng)格模型，本文采用移動立方體算法對工業(yè)CT圖像進

2、行重建。首先確定三維體元與等值面的關(guān)系及交點位置；然后在體元內(nèi)部構(gòu)造等值面；最后繪制等值面，從而得到網(wǎng)格模型。以茶壺和汽缸蓋圖像為研究對象的實驗結(jié)果表明：本文MC算法能較好地對工業(yè)CT圖像進行重建。
　?、卺槍诠I(yè)CT圖像重建的網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)量大、三角面片不規(guī)范的問題，提出了一種網(wǎng)格模型保特征簡化方法。該方法用三角形折疊法對原始模型進行簡化，當簡化后模型的平均二面角角度誤差達到允許誤差后，再使用邊折疊法對模型進行簡化。在三角形折

3、疊法中提出了利用被折疊三角形的法向量、各個頂點的高斯曲率及其在周邊三角形上的投影確定該三角形的折疊點，利用局部體積誤差與二面角角度誤差的無因次化和確定折疊代價的方法；在邊折疊法中提出了將二面角角度誤差引入到QEM法的折疊代價中的改進QEM法。實驗結(jié)果表明：與其他算法相比，本文方法能夠生成保特征、高質(zhì)量、低幾何誤差的網(wǎng)格模型。
　　③為進一步提高簡化后網(wǎng)格模型中三角形面片的質(zhì)量，本文結(jié)合網(wǎng)格模型局部曲面擬合法和智能優(yōu)化算法，提出了基

4、于粒子群算法的網(wǎng)格模型規(guī)范化方法，首先，對網(wǎng)格模型的局部進行三次曲面擬合；然后，以擬合的曲面為改進粒子群算法的搜索域，以局部三角形面片整體質(zhì)量的最優(yōu)為目標函數(shù)，進行粒子群尋優(yōu)；最后，計算調(diào)整前后頂點矢量誤差，以誤差為依據(jù)對模型進行規(guī)范化。對工業(yè)CT重建網(wǎng)格模型進行實驗，與經(jīng)典算法相比：新方法規(guī)范化后的模型具有保特征，幾何誤差小，網(wǎng)格質(zhì)量好的優(yōu)點。
　　本文研究成果已經(jīng)集成到課題組所開發(fā)的逆向軟件系統(tǒng)中，并成功應(yīng)用于復(fù)雜內(nèi)腔產(chǎn)品的逆