工业CT图像二维矢量化系统研究与改进

论文摘要

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。

论文目录

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