[發明專利]一種基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法

在審

• 申請號: 202210271330.9
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114419284A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 騰雪峰;屈帥鑌;石多奇;宋超;陸銘慧;胡曉安
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/13;G06T7/136;G06T3/00;G06T7/00
• 代理公司: 深圳市智旭鼎浩知識產權代理事務所(普通合伙) 44746
• 代理人: 付龍

1.一種基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)采用CT技術，獲取纖維增強復合材料細觀切片圖像，并轉化為灰度圖像；

2)復合材料細觀CT切片灰度圖像二值化；

3)二值化的材料細觀灰度圖像輪廓識別；

4)材料細觀灰度圖像輪廓光滑處理；

5)纖維增強復合材料細觀結構三維重構。

2.如權利要求1所述的基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法，其特征在于，步驟1)具體包括如下步驟：

利用X射線三維CT掃描技術，獲得纖維增強復合材料內部不同位置的切片圖像，掃描時CT切片截面與復合材料的編織主方向垂直。

3.如權利要求1所述的基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法，其特征在于，步驟2)具體包括如下步驟：

利用閾值分割法將步驟1)獲得的CT切片灰度圖像轉換為黑白二值圖像，黑白二值圖像中黑色代表纖維束，像素值為0；白色代表基體相，像素值為1。

4.如權利要求1所述的基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法，其特征在于，步驟3)具體包括如下步驟：

301)采用孔隙填充算法將纖維束/基體內部的微小孔隙進行填充，填充算法采用具有一定尺寸的窗口對二值圖像進行遍歷，如果窗口邊界上點的像素值均相同，則令窗口內部點的像素值等于邊界上點的像素值；

302)提取纖維束輪廓點，具體操作方法為：采用具有一定尺寸的窗口對二值圖像進行遍歷，如果窗口邊界上點的像素值均為0，則令窗口內部點的像素值等于1；

303)將輪廓點按曲線分組，并對每組曲線輪廓點排序，分組、排序操作方法為：首先任意選取一個輪廓點A，并以點A為基準，計算其他輪廓點與A點的距離，若輪廓點B與A點的距離最小，且距離小于x，則A點與B點相鄰；再以輪廓點B位基準，依此類推，直至最小距離大于x，則以上輪廓點屬于同一輪廓線；然后在剩余輪廓點中選取任意一個輪廓點作為基準點，重復以上過程，直至所有輪廓點完成分組；采用該方法對輪廓點分組的過程中，也同時進行、完成了輪廓點的排序工作。

5.如權利要求1所述的基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法，其特征在于，步驟4)具體包括如下步驟：

401)對于每組輪廓曲線，在一定距離范圍內，僅取一個輪廓點，以縮減纖維束輪廓線的輪廓點數量，提高纖維束輪廓線的光滑性；

402)將縮減的纖維束輪廓點按照曲線分組，并輸出輪廓點三維坐標。

6.如權利要求1所述的基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法，其特征在于，步驟5)具體包括如下步驟：

501)在UG軟件中使用“樣條-通過點”功能，將輪廓點按各個獨立曲線依次導入；

502)將各切片截面的纖維束輪廓沿高度方向堆疊，然后采用“網格曲面-直紋”功能，將不同切片中對應的纖維束輪廓線依次連接，重構得到纖維增強復合材料的細觀纖維束模型。

7.如權利要求1-6任一項所述的基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法，其特征在于，所述材料為纖維增強復合材料。

8.如權利要求1-6任一項所述的基于CT切片圖像的纖維增強復合材料三維重構建模方法，其特征在于，步驟2)至步驟4)依靠商業計算機軟件編程實現。