[发明专利]基于工业CT扫描技术的体积测量方法

权利要求书

1. 基于工业CT扫描技术的体积测量方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）提取边缘，采用Zernike矩对CT扫描得到的二维图像提取亚像素级边缘；

2）边缘点多项式拟合，对步骤1）中提取出来的边缘点进行多项式最小二乘拟合，得到拟合函数，根据拟合函数将拟合后的点坐标转换为极坐标；

3）层间匹配，对步骤2）中的拟合函数曲线进行等相角间隔采样，并建立同相角的轮廓点匹配；

4）层间插值，对匹配后的边缘轮廓点采用层间插值拟合算法，得到该相角下各中间层的轮廓点坐标；

5）预测顶端，对插值拟合后的层间轮廓采用灰度外插法，预估工件顶端点坐标，根据顶端点坐标进行补顶处理；

6）测量体积，根据层间值后的三维拟合轮廓数据，首先计算各中间层切片二维面积，再利用台体法计算工件体积。

2. 如权利要求1所述的基于工业CT扫描技术的体积测量方法，其特征在于：针对步骤1）中Zernike矩提取方法存在的边缘粗化和边缘断裂，采用非极小值抑制方法进行改进。

3. 如权利要求1所述的基于工业CT扫描技术的体积测量方法，其特征在于，步骤2）中所述边缘点多项式拟合的具体方法为：

对于于平面上的离散点                                               ，构造M阶多项式来拟合这N个数据点，通过公式

                        

的最小值便可得到系数c₁…c_M+1，即求得拟合函数f(x) 。

4. 如权利要求1所述的基于工业CT扫描技术的体积测量方法，其特征在于，步骤3）中所述层间匹配的具体方法如下：

对各层切片轮廓的拟合轮廓的拟合函数按照相同相角进行采样，采样点数均取720，采样相角间隔取，采样后得到的各层720个采样点分别用极坐标(ρ,θ)形式和直角坐标(x，y)形式表示，其中θ即为采样时的相角整数倍，按照极坐标θ相同这一准则进行层间边缘点匹配，即各层轮廓点中，θ坐标相同的点被归为同一个匹配小组，视为在待测物体上属于同一条经线，匹配后的各点按照匹配组依次用直角坐标形式表示。

5. 如权利要求1所述的基于工业CT扫描技术的体积测量方法，其特征在于，步骤4）中所述层间插值的方法为：

针对匹配后的等相角下的层间轮廓点，采用多项式拟合法得到该相角下被测物体的层间轮廓曲线，再对轮廓曲线函数进行等间距层间插值，对每2层相邻数据插入多层插值数据，由此可以得到中间层的轮廓数据。

6. 如权利要求1所述的基于工业CT扫描技术的体积测量方法，其特征在于，步骤5）中所述预测顶端的方法如下：

针对层间匹配插值拟合后的等相角下的轮廓点，通过对层间拟合曲线进行外插及插值曲线切线结合，利用灰度预估出尖顶形状工件的顶点位置。

7. 如权利要求1所述的基于工业CT扫描技术的体积测量方法，其特征在于，步骤6）中所述各中间层切片二维面积的方法为：

首先对多项式拟合后的二维轮廓点采用八邻域法进行跟踪，按照顺时针跟踪法依次找出各相邻轮廓点；然后取该二维闭合轮廓内任意一点作为顶点，轮廓上每相邻的两点作为两底点构造三角形，则可以把该轮廓图像视作由720个小三角形拼凑组成；再利用海伦公式求出每个小三角形的面积；最后对各三角形面积叠加，即为该层切片的轮廓面积。

8. 如权利要求1所述的基于工业CT扫描技术的体积测量方法，其特征在于，步骤6）中所述工件体积的计算方法为：

针对层间插值的所有层的轮廓数据，从下至上依次取出2层相邻轮廓数据，以下层轮廓作为圆台底面，上层轮廓作为圆台顶面，上下两层轮廓之间间距作为圆台的高，利用台体体积公式求出该小台体的体积，以此类推求出所有层轮廓之间的体积，进行累加便可得到待测工件的三维体积。