基于工業(yè)CT切片序列的三角網(wǎng)格模型簡化及孔洞修復研究.pdf

1、逆向工程即對目標產(chǎn)品進行逆向分析及研究，從而演繹并得出該產(chǎn)品的處理流程、組織結構、功能特性及技術規(guī)格等設計要素，以便高效的對產(chǎn)品進行缺陷檢測和二次開發(fā)。而作為目前逆向工程的最佳手段之一，工業(yè)CT技術可以在完全不損害樣品的情況下，得到其表面及內部的切片數(shù)據(jù)，對這些切片序列進行三維重構就等得到目標產(chǎn)品的結構，從而進行誤差分析、有限元分析等開發(fā)設計工作。本文針對由工業(yè)CT切片序列重構得到的三維網(wǎng)格模型所存在的問題，重點對網(wǎng)格重構、簡化、孔洞修

2、復等方面進行了研究，主要研究內容和成果如下：
　?、贋榱藢I(yè)CT切片數(shù)據(jù)進行重構以得到較為真實可靠的三維模型，本文首先分析了目前較為常用的三維網(wǎng)格模型重構方法，并選取了移動立方體方法對切片數(shù)據(jù)進行重構。通過多個模型的實驗例證表明，該算法能夠較好地重構出三維網(wǎng)格模型。
　?、跒榻鉀Q部分重構的三角網(wǎng)格模型因數(shù)據(jù)量龐大而導致其不便于存儲、分析和顯示的問題，提出了一種結合網(wǎng)格精細化方法的三角形折疊網(wǎng)格簡化算法。首先通過網(wǎng)格細分法確

3、定待折疊三角形三個頂點的修正坐標，并根據(jù)修正坐標初步確定折疊點位置，然后引入折疊點的拉普拉斯坐標和原三角形法向信息來更新折疊點位置，最后由三角形折疊后該區(qū)域的體積誤差和被折疊三角形平展度來共同確定折疊代價，從而使網(wǎng)格優(yōu)先從較為平坦和特征點較少的區(qū)域開始依次進行三角形折疊簡化。對多個模型進行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析，結果表明該方法能夠有效精簡網(wǎng)格數(shù)據(jù)。
　?、塾汕衅瑪?shù)據(jù)重構得到的三角網(wǎng)格模型往往存在各類缺陷，本文提出了一種空間多邊形孔洞

4、修補算法。首先提取孔洞的邊界并對邊界進行預處理，然后通過計算邊界點的平展度和孔洞多邊形的頂點投影夾角，協(xié)調控制孔洞三角形生長的順序；同時引入邊界點法向量估計因子和方向曲率調整角對新插入點的位置進行調整，以達到對孔洞的平滑過渡修復。實驗結果表明，該算法簡單高效，新增三角形質量較高且能夠與原有網(wǎng)格光滑過渡，孔洞修復效果較好。
　　④結合實例研究了利用工業(yè)CT技術進行逆向設計的方法。將掃描的切片圖像利用本文的方法進行重構、修復、簡化后得