[發明專利]基于X-ray CT圖像的真實集料顆粒離散元模型構建方法

在審

• 申請號: 201510035498.X
• 申請日: 2015-01-24
• 公開（公告）號: CN104599321A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 金燦;張衛華;劉凱
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.基于X-ray?CT圖像的真實集料顆粒離散元模型構建方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、以BMP格式、分辨率為512×512像素、掃描間隔一定的瀝青混合料試件X-ray?CT灰度圖像文件組為數據源，選擇一個集料顆粒并截取其在各掃描圖像中的投影圖塊，并保存為BMP格式的灰度圖像文件組Aggregate[n]，用以重構該集料顆粒的實體模型，其中：

所述瀝青混合料試件是指以瀝青材料和集料按適當比例配制，膠結成整體的圓柱形樣本，記半徑為radius，高度為height；

所述X-ray?CT灰度圖像文件組是指使用X-ray?CT設備以一定縱向間隔掃描瀝青混合料試件而獲得的斷面掃描圖像數組，每幅斷面掃描圖像保存為BMP格式的灰度圖像文件；

所述灰度圖像文件是指將彩色圖像中像素的顏色分量值按照一定比例進行加權，并將加權值附于每個顏色分量而獲得的圖像文件，其中，灰度圖像中所有像素的灰度均介于0到255之間；

所述投影圖塊是指一幅掃描圖像中包圍目標集料顆粒圖像的最小矩形內的圖塊；

所述實體模型是指以邊界表示法表示的三維幾何結構，記為模型M＝(FACE,EDGE,VERTEX,R)，其中FACE表示模型中面的集合，EDGE表示邊的集合，VERTEX表示頂點的集合，R表示模型中各元素之間的鄰接關系；

記錄著面的類別：平面、樣條面，以及面的曲面方程，其中face為FACE中的元素；

記錄著邊的曲線方程，其中edge為EDGE中的元素；

記錄著頂點的坐標p(x,y,z)，其中vertex為VERTEX中的元素；

R＝{r₁,r₂}，其中：

r₁＝{(face₁,face₂,edge)|edge∈face₁∩face₂,edge∈EDGE,face_i∈FACE,i＝1,2}，r₁表示face₁和face₂相鄰于邊edge；

r₂＝{(edge₁,edge₂,vertex)|vertex∈edge₁∩edge₂,vertex∈VERTEX,edge_i∈EDGE,i＝1,2}，r₂表示邊edge₁與edge₂相鄰于點vertex；

(2)、遍歷灰度圖像文件組Aggregate[n]，使用輪廓檢測及建模算法，檢測出每幅圖像Aggregate[i](i＝1,2,…,n)中集料顆粒的輪廓像素，存入輪廓像素數組P_i(i＝1,2,…,n)，再建立相應的輪廓面實體模型OF_i(i＝1,2,…,n)并存儲；

(3)、輸入集料顆粒所對應的全部輪廓面實體模型{OF_i|i＝1,2,…,n}，調用ACIS7.0的底層建模功能Skinning，獲得BODY類型的集料顆粒實體模型M；

(4)、輸入M，利用模型轉換算法，獲得M以球形離散單元形式表示的實體模型DM{Sphere_k|k＝1,2,…,p}，再獲得以文本文件格式TXT存儲的球形離散單元信息，導入PFC3D?4.0軟件獲得集料顆粒的離散元模型。