产品CAD模型与CT切片模型配准研究.pdf

西北工业大学
硕士学位论文
产品CAD模型与CT切片模型的配准研究
姓名:刘晶
申请学位级别:硕士
专业:航空宇航制造工程
指导教师:张定华
20030301
摘要问题,从而要进行切片模型到P椭涞呐渥肌E渥嘉侍馐峭夹瓮枷关键词:逆忆蹋玪。业,切片图像,模型配准,扶度残差平方和,惯量椭利用三维设备对工业产品进行无损检测时,不可避免地会存在定位偏差处理领域研究的重要内容之一。目前国内大部分的研究是针对二维配准的研究,在工业方面针对三维配准的研究还不是很多。本论文针对模型的配准问题,分别从灰度信息和图像轮廓两个方面考虑,提出了基于灰度残差平方和的配准方法和基于惯量椭圆的配准方法。本论文在约癡环境下,进行程序的开发,通过仿真实验验证了两种算法的正确性和可行性,并把求得的配准参数同理论值进行比较,取得了比较满意的结果。主要完成的研究内容如下:,不可避免地要做空间变换及重新采样,通过平移矩阵和旋转矩阵来建立起倾斜的切片模型到P椭涞谋浠还叵怠T谀P推ヅ涔讨校A说玫奖浠缓的切片,需要对图像进行重新采样。本论文采用二线性插值与三线性插值相结合的方法来进行重新采样。基于灰度残差平方和的匹配算法。此方法首先通过图像模型的一阶矩,进行灰度重心匹配;然后将产品的图像模型与其砺勰P椭涞牟胁钇椒和定义为优化目标函数,采用黄金分割方法搜索其极小值;同时利用产品上的结构特征,求出空间变换的位置匹配参数和角度匹配参数,最后根据匹配参数精确地建立起从产品切片模型到其砺勰P偷目占浔浠弧利用椭圆匹配法和灰度重心相结合来进行匹配。此方法首先对切片图像提取轮廓点,然后把提取出的轮廓作为目标,接着借助转动惯量计算目标的惯量椭圆,并进一步对惯量椭圆匹配以获得所需的空间变换的参数,从而实现产品模型与理论模型之间的配准。通过仿真实验验证上述两种算法。针对三维模型的配准问题,在约癡环境下,进行程序设计开发,实现上述匹配算法。并把配准后的三维模型同砺勰P偷腦较蚪孛婧蚘较蚪孛娼比较,验证锥法的下确性和可行性。圆,灰度重心两北工业大学钡郝畚·
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第一章绪论逆向工程概述主要是通过测量来采集产品实物或样件上的数据点,根据得到的数据点数据重建一点以来,匹配问题是逆向工程中的一个关键环节,因此切片模型与P臀实呐渥家脖厝焕氩豢D嫦蚬こ獭随着世纪的到来,人类进入信息时代和全球统一市场的逐渐形成,加剧了世界市场的竞争,使得市场对产品的价格及性能更为敏感,产品的生命周期变得越来越短,产·强需求品种增多,产品的更新换代频繁、批量变小。这种竞争激烈的市场要求实现快速产品开发,对制造业也提出了更高的要求,例如要求降低成本、缩短交货时间、提高产品质量等。因此,如何快速地、高质量地开发出新产品,已成为赢得市场竞争的首要因素,而传统的产品开发方式逐渐难以满足这种需求。逆向工程技术,尤其是快速化的逆向工程技术则以其独特的优势在产品开发中发挥这越来越大的作用。逆向工程是针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。逆向工程是以先进产品设备的实物、物件或影像作为研究对象、应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入的分析和研究,探索掌握其关键技术,仿制出先进产品,或在原有先进产品的基础上,开发出更为先进的同类产品。逆向工程技术中最常见的方法是依据产品实物或样件进行反求分析和设计。P停孟钟械募际踅胁犯男蜕杓疲缓蠹庸ぶ圃欤瓿刹房7ⅰ在逆向程披术,,实物测量造型是一种常见的反求方法,而合适的数字化测量设备则是非常重要的。在工业界,逆向工程的典型数字化测量设备是坐标测量机。这种没备测量精度高,但测量效率低,而且这种方法不适合不可拆卸的封闭装配体或常规测量万法无法测量的情况。而三维激光扫描方法虽然具有一定优点,但其无法实现刈物体内部的测境。在一些尖端领域,为了达到世界先进水平,两北工业大学坝论文、
际经常需要引进先进的装备或设备,在分析其其结构原理的基础上,进行仿制和改面获取物体横截面的成像技术。它的出现给医疗工作带来了意义深远的变化,造。由于这些产品数量有限而且价格昂贵,需要一种新的测量手段。世纪年代,出现了一种新的测量手段即工业,工业也就是工业计算机断层扫描成像,简称4讼罴际跻殉晌D壳肮谕研究的热点之~。,计算机湎卟阄錾阌笆且恢滞ü莆锾宀煌嵌冉衳射线测量于年建立了第一套系统,并于年春正式发表头部影像,随后和蛟贑⒄股系慕艹龉毕祝倩窳的诺贝尔医学奖。这项技术的出现不仅给医疗工作带来了巨大变化,也在工业领域得到了成功的应用。工业兰甏⒄蛊鹄吹南冉匏鸺觳饧际酰枪业计算机断层成像技术的简称,因为应用领域不同而构