基于邊緣提取的工業(yè)CT圖像與CAD模型的比對算法研究.pdf

1、隨著計算機輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign,CAD）技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對工業(yè)產(chǎn)品性能、外觀等要求的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計越來越復雜，工件制造加工的難度也越來越大，如何評價分析工件的制造質(zhì)量變得越來越重要。工件的制造誤差分析是對其制造工藝評價和改進的重要環(huán)節(jié)。工業(yè)計算機斷層成像(ComputedTomography，CT)技術(shù)是一種先進的無損檢測技術(shù)，能夠非接觸、不破壞地檢測工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷，在航天、航空、國防軍工、

2、鐵路運輸、機械制造等領(lǐng)域獲得廣泛應用。本文研究基于邊緣檢測的工業(yè)CT圖像與CAD模型進行比對檢測，從而分析工件制造誤差的方法。
　　為了實現(xiàn)二維工業(yè)CT圖像與CAD圖的比對，將CAD圖通過CAD軟件轉(zhuǎn)換為BMP位圖文件，并通過Facet模型提取工業(yè)CT圖像的亞像素邊緣。首先通過最小包圍矩形確定縮放參數(shù)，再結(jié)合二者的質(zhì)心和主方向確定旋轉(zhuǎn)、平移參數(shù)實現(xiàn)粗配準，然后用奇異值分解-迭代最近點算法進行精配準。最后通過配準參數(shù)將CAD數(shù)據(jù)變換

3、到工業(yè)CT圖像原圖上，在二者的誤差處用彩色填充以便直觀地顯示誤差。
　　為了實現(xiàn)三維工業(yè)CT圖像與CAD模型的配準，需要得到兩個待配準特征點集。CAD模型采用STL格式，并將其網(wǎng)格進行細分后取三角網(wǎng)格的頂點作為待配準特征點集。對于工業(yè)CT圖像，通過提取邊緣面作為其特征點集。首先將工業(yè)CT體數(shù)據(jù)沿3個互相垂直的方向劃分切片序列，然后對每個切片序列的切片圖像逐個采用模板自適應細胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CellNeuralNetworks,CNN)

4、提取邊緣，重組得到對應方向的邊緣體數(shù)據(jù)。最后將3個方向的邊緣體數(shù)據(jù)按位或運算融合得到工件完整的邊緣面體數(shù)據(jù)。從實驗結(jié)果可以看出，本文方法能夠快速地提取出三維工業(yè)CT體數(shù)據(jù)較為完整、真實的邊緣面。
　　由于三維工業(yè)CT圖像與CAD模型之間存在較大的平移和旋轉(zhuǎn)錯位時，精配準的速度將非常緩慢，而且常導致精配準陷入局部收斂得到錯誤的匹配結(jié)果。因此本文首先結(jié)合主成分分析和最小包圍盒的思想將邊緣面數(shù)據(jù)與CAD模型實現(xiàn)粗配準。經(jīng)過粗配準之后，再