[发明专利]一种纤维预制体横截面图像分割方法

权利要求书

1.一种纤维预制体横截面图像分割方法，其特征在于，包括：

步骤1：获取编织复合材料实物的经纱截面CT图像和纬纱截面CT图像；

步骤2：构建并训练神经网络，用训练完的神经网络分割经纱截面CT图像和纬纱截面CT图像，并将分割后的经纱截面CT图像和纬纱截面CT图像单独显示出来；

步骤3：计算分割后所有CT图像中每个纱线截面的宽和高，判断是否有截面发生重叠，并对重叠截面进行分类，重叠截面分类包括横向重叠截面、纵向重叠截面、混合重叠截面；

步骤4：使用图像形态学中的腐蚀操作对横向重叠截面以及混合重叠截面进行腐蚀，记录截面重叠处的位置信息，根据位置信息在原截面图像上的投影获得截面的轮廓点，计算相邻两轮廓点间的矩形判断区域中截面与背景面积的比值来确定分割线，然后将重叠截面分离；

步骤5：采用列查找方式对纵向重叠截面进行遍历，获得图像每列上的轮廓点坐标，判断两两轮廓点间中点坐标的位置信息来确定截面重叠区域的内凹点坐标；应用分布在截面轮廓上的圆形判断区域内的截面背景面积比值来确定重叠截面的外凹点坐标，用所获得的内、外凹点坐标绘制分割线，然后将重叠截面分离；

步骤6：对完成步骤4和步骤5分割后的纱线截面进行整合并显示于原CT图像上。

2.根据权利要求1所述的一种纤维预制体横截面图像分割方法，其特征在于：所述神经网络采用U-net深度卷积神经网络。

3.根据权利要求1所述的一种纤维预制体横截面图像分割方法，其特征在于：所述步骤3中，横向重叠截面是指只在横向方向上发生重叠的纱线截面，纵向重叠截面是指只在纵向方向上发生重叠的纱线截面，混合重叠截面是指在横向方向和纵向方向均发生重叠的纱线截面。

4.根据权利要求1所述的一种纤维预制体横截面图像分割方法，其特征在于：所述步骤3中，纱线截面的宽和高按下列给出公式计算：

|W|＝W_max-W_min    (公式1)

|H|＝H_max-H_min    (公式2)

W_max＝Max{Ci_x}，W_min＝Min{Ci_x}，i＝1，2，3...n    (公式3)

H_max＝Max{Ci_y}，H_min＝Min{Ci_y}，i＝1，2，3...n    (公式4)

上式中，W为宽度，H为高度，cⁱ_x为截面轮廓点C的x的坐标，cⁱ_y为截面轮廓点C的y的坐标，n为轮廓点坐标个数。

5.根据权利要求1所述的一种纤维预制体横截面图像分割方法，其特征在于：所述步骤4中，先按照公式5进行腐蚀运算及利用卷积核对图像进行卷积运算，计算卷积核覆盖的区域像素点最小值并赋值给卷积核中的参考点，通过多次迭代运算获得截面重叠处的分离线位置信息；

上式中，符号代表腐蚀运算，A为经二值化后的原始图像，B为卷积核，z为B对A进行腐蚀后B中包含于A中的z点坐标信息；

然后将所获得的分离线投影到原始的重叠截面上并与截面轮廓相交于多个轮廓点；

在轮廓点间设置矩形框，利用公式6计算矩形框中截面面积的占比，若所计算出的占比大于设定的第一阈值，则记录下两个轮廓点并作为分割线的端点坐标，对每一个分离线均执行上述流程，最后将相应重叠区域的分割线端点相连接以分离重叠的截面；

上式中，R_sqe为截面面积与矩形框区域面积之比，A_sqe为矩形框面积，p`为截面上的像素点。

6.根据权利要求5所述的一种纤维预制体横截面图像分割方法，其特征在于：所述第一阈值设定为80％。