[發(fā)明專利]一種用于編織陶瓷基復(fù)合材料經(jīng)緯紗交叉處定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010540033.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111709992B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈蘊(yùn)發(fā);高希光;宋迎東;于國(guó)強(qiáng);方光武;張盛;董洪年
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/70
• 分類號(hào): G06T7/70;G06K9/46;G06K9/62;G01N23/046
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 上官鳳棲

一種用于編織陶瓷基復(fù)合材料經(jīng)緯紗交叉處定位方法，首先使用方向梯度直方圖結(jié)合支持向量機(jī)對(duì)整張XCT切片包含經(jīng)緯紗交叉位置的區(qū)域進(jìn)行定位，所定位的每一個(gè)交叉區(qū)域可能同時(shí)被定位多次，因此通過(guò)重合面積比來(lái)計(jì)算是否為同一個(gè)區(qū)域，并根據(jù)每個(gè)框的準(zhǔn)確率來(lái)剔除識(shí)別不準(zhǔn)確的交叉位置，輸出為多張包含經(jīng)緯紗交叉處的子圖片。之后，使用霍夫變換變換獲得子圖片中經(jīng)緯紗對(duì)應(yīng)角度的線條，根據(jù)直線相交原理，獲得了經(jīng)緯紗交叉位置的多個(gè)頂點(diǎn)，并分別根據(jù)交叉位置的特點(diǎn)，從這些頂點(diǎn)中提取出了經(jīng)緯紗交叉區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)。本發(fā)明提供的經(jīng)緯紗交叉處定位方法能夠進(jìn)一步提高經(jīng)緯紗交叉處的識(shí)別準(zhǔn)確率，可用于平紋編織、2.5D編織等類型的CMCs連續(xù)XCT切片，適用范圍廣，操作簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于編織陶瓷基復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)識(shí)別領(lǐng)域，具體涉及一種用于編織陶瓷基復(fù)合材料經(jīng)緯紗交叉處定位方法。

背景技術(shù)

陶瓷基復(fù)合材料(CMCs，Ceramic Matrix Composites)是由連續(xù)增強(qiáng)纖維束、界面和基體組成，相比金屬基復(fù)合材料具有密度低、耐溫性能和耐腐蝕性更好的特點(diǎn)，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫?zé)岫瞬考睦硐牒蜻x材料。具有復(fù)雜預(yù)制體結(jié)構(gòu)的編織CMCs由于優(yōu)異的層間抗剪切、抗沖擊性能和斷裂韌性，因此得到廣泛的關(guān)注。

X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像(XCT，X-ray computed tomography)是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有不破壞物體但可以清晰觀察到材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，應(yīng)用XCT掃描平紋編織結(jié)構(gòu)材料的內(nèi)部，可以獲得不同組分相的空間分布。其中，材料內(nèi)部由于連續(xù)增強(qiáng)纖維束方向的不同，可以將其分為水平方向的經(jīng)紗和豎直方向的緯紗。已有研究表明，在材料受到疲勞載荷時(shí)，疲勞的損傷起始于經(jīng)紗和緯紗的交叉處，也是纖維之間磨損的典型位置；在材料的單拉過(guò)程中，大部分經(jīng)紗都會(huì)斷裂在經(jīng)緯紗交叉處。因此，在識(shí)別過(guò)程中精準(zhǔn)定位經(jīng)緯紗的交叉處，是很重要的。然而，目前對(duì)于編織CMCs XCT切片的識(shí)別普遍是整張切片輸入并進(jìn)行細(xì)觀結(jié)構(gòu)分類，會(huì)存在經(jīng)緯紗交叉處識(shí)別不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

綜上，對(duì)于編織CMCs的XCT切片經(jīng)緯紗的交叉位置的定位方法，目前還未見(jiàn)到報(bào)道。因此，有必要對(duì)經(jīng)緯紗交叉位置的確定展開(kāi)研究，從而提高細(xì)觀結(jié)構(gòu)識(shí)別的準(zhǔn)確率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于編織陶瓷基復(fù)合材料經(jīng)緯紗交叉處定位方法。首先使用方向梯度直方圖結(jié)合支持向量機(jī)對(duì)整張XCT切片包含經(jīng)緯紗交叉位置的區(qū)域進(jìn)行定位，并通過(guò)重合面積比和分類準(zhǔn)確度篩選出準(zhǔn)確率最高的區(qū)域，輸出為多張包含經(jīng)緯紗交叉處的子圖片。之后，使用霍夫變換獲得子圖片中經(jīng)緯紗對(duì)應(yīng)的線條，根據(jù)直線相交原理，獲得了經(jīng)緯紗交叉位置的多個(gè)頂點(diǎn)。并分別根據(jù)交叉位置的特點(diǎn)，從這些頂點(diǎn)中提取出了經(jīng)緯紗交叉的四個(gè)頂點(diǎn)，此方法可進(jìn)一步提高經(jīng)緯紗交叉處的識(shí)別準(zhǔn)確率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于編織陶瓷基復(fù)合材料經(jīng)緯紗交叉處定位方法，其特征在于，包括：

步驟1：結(jié)合方向梯度直方圖算法，擬合支持向量機(jī)參數(shù)，獲得符合分類準(zhǔn)確度要求的權(quán)值文件；

步驟2：使用權(quán)值文件，對(duì)整張XCT切片包含經(jīng)緯紗交叉位置的區(qū)域進(jìn)行定位，并通過(guò)重合面積比和分類準(zhǔn)確度篩選出準(zhǔn)確率較高的區(qū)域，輸出多張包含經(jīng)緯紗交叉處的子圖片；使用Hough變換獲得子圖片中經(jīng)緯紗對(duì)應(yīng)的線條，根據(jù)直線相交原理，獲得經(jīng)緯紗交叉位置的多個(gè)頂點(diǎn)，并根據(jù)交叉位置的特點(diǎn)，從這些頂點(diǎn)中提取出經(jīng)緯紗交叉的四個(gè)頂點(diǎn)。

為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：

進(jìn)一步地，步驟1具體包括如下步驟：

步驟1.1：構(gòu)造用于訓(xùn)練支持向量機(jī)算法的平紋編織數(shù)據(jù)集，通過(guò)數(shù)據(jù)集中圖片的命名格式能夠區(qū)分圖片是否包含經(jīng)緯紗交叉位置；

步驟1.2：將數(shù)據(jù)集按照隨機(jī)分配原則，提取訓(xùn)練集和測(cè)試集；