获得物体的多个部件的3D模型数据的方法技术

获得物体的多个部件的3D模型数据。本申请尤其涉及一种包括如下步骤的方法：获得多部件物体的x射线数据(X2)；处理x射线数据(X2)以获得物体的具有相应的第一分辨率(H)和第二分辨率(M)的至少第一3D表示和第二3D表示(X3‑H、X3‑M)，第一分辨率(H)高于第二个分辨率(M)；至少通过以下步骤识别第二3D表示(X3‑M)的多个区域(X311、X312、...)，每个区域(X311、X312、...)对应于物体的多个部件中的一个：‑识别第二3D表示(X3‑M)的多个初始区域，每个初始区域具有像素值的多个范围(Ti)中的一个的像素值；以及‑基于初始区域与从第一3D表示(X3‑H)获得的物体的至少一部分的一个或更多个2D部分推导出的一个或更多个特征(Di)之间的比较，选择性地调整多个初始区域中的每一个；以及基于对应区域(X311、X312、...)和/或基于从第一3D表示(X3‑H)获得的物体的至少一部分的一个或更多个2D部分中推导出的一个或更多个特征(Di)，获得多个部件中的每一个部件的3D模型(M211、M212、…)。

A Method for Obtaining 3D Model Data of Multiple Components of Objects

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】获得物体的多个部件的3D模型数据的方法
本申请尤其涉及用于获得物体(诸如机动车辆)的多个部件的三维(3D)模型数据的方法和系统。
技术介绍
对于诸如机动车辆之类的复杂物体的(竞争性)评估/标记存在相当大的兴趣，诸如机动车辆之类的复杂物体可包括例如超过10,000个部件。这些物体可以被物理拆解，但这通常是破坏性的，需要大量的手工操作，并且拆解过程丢失了关于例如部件的3D布置的信息。X射线计算机断层扫描(CT)系统通常用于分析个别部件或数量相对较少部件，例如检测裂纹等。然而，至少部分地由于处理所涉及的数据的显著困难阻止了使用这种系统来有效地分析诸如机动车辆这样的完整复杂物体。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种方法，包括：获得多部件物体的x射线数据；处理x射线数据以获得物体的具有相应的第一分辨率和第二分辨率的至少第一和第二(基于像素的)3D表示，第一(例如，“高”)分辨率高于第二(例如，“中”)分辨率；至少通过以下步骤识别第二3D表示的多个区域，每个区域对应于物体的多个部件中的一个：-识别第二(中分辨率)3D表示的多个初始区域，每个初始区域具有多个像素值(或等同物)范围中的一个的像素值；以及-基于初始区域与从第一(高分辨率)3D表示获得的物体的至少一部分的一个或更多个2D部分推导出的一个或更多个特征(例如，边缘)之间的比较，选择性地调整多个初始区域中的每一个；以及基于对应区域和/或基于从第一(高分辨率)3D表示获得的物体的至少一部分的一个或更多个2D部分推导出的一个或更多个特征(例如，尺寸)，获得多个部件中的每个部件的3D模型(例如，CAD模型)。因此，该方法可以为评估诸如机动车辆的复杂产品提供有效且高效的方式。该方法还可以包括：组合多个部件的3D模型以获得物体的部件分解3D模型。该方法可以包括：将第一3D表示和第二3D表示分成多个工作区域(例如，对应于物体的子组件)；以及识别多个工作区域中的每个工作区域中的多个区域。该方法可以包括：基于物体的具有第三(例如，“低”)分辨率的第三3D表示来划分第一3D表示和第二3D表示，其中第三(例如，“低”)分辨率低于第二分辨率。X射线数据的处理可以包括逐步增加分辨率，并且其中在比获得第二(中分辨率)表示等更后的步骤获得第一(高分辨率)表示。多个初始区域中的每一个的识别可以包括确定与物体中的特定材料(例如，特定钢等)相关的像素值的范围。该方法可以包括：确定一个或更多个2D部分中的每一个的平面；确定一个或更多个2D部分中的每一个；以及从一个或更多个2D部分中的每一个推导出一个或更多个特征。至少一个平面可以对应于物体的子组件的中平面。从一个或更多个2D部分中的每一个推导出一个或更多个特征可以包括从2D部分推导出矢量图形。一个或更多个特征可以包括：2D部分中部件的边缘和/或区域；和/或2D部分中部件的尺寸。选择性调整多个初始区域中的每一个可以包括确定初始区域是否包括两个或更多个部件。确定初始区域是否包括两个或更多个部件可以包括确定初始区域是否穿过任何边缘和/或占据任何两个或更多个区域。选择性调整多个初始区域中的每一个可以包括选择性地将初始区域划分为两个或更多个中间区域或区域。可以基于边缘和/或区域进行划分。获得多个部件中的每个部件的3D模型可以包括：确定部件是否对应于第一类型的部件；以及响应于肯定确定，基于以下获得部件的3D模型：-第一类型的部件的预定3D模型；以及-从一个或更多个2D部分获得的部件的一个或更多个尺寸。获得多个部件中的每个部件的3D模型可以包括：将第一3D表示转换为中间3D模型(例如，STL模型)，其中中间3D模型对应于网格模型。获得多个部件中的每个部件的3D模型可以包括：确定部件是否对应于第二类型的部件；以及响应于肯定确定，将中间3D模型(STL模型)转换为部件的3D模型(CAD模型)。可以使用至少具有约9MeV能量的x射线获得x射线数据。物体中的多个部件可以对应于至少10,000个部件。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于执行该方法的计算机程序。根据本专利技术的另一方面，提供了一种数据结构，其包括通过执行该方法获得的物体的部件分解3D模型。根据本专利技术的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，其包括计算机程序和/或数据结构。根据本专利技术的另一方面，提供了一种构造成执行该方法的计算机系统。该计算机系统可以包括至少一个处理器和至少一个包括计算机程序代码的存储器，该至少一个存储器和计算机程序代码构造成与至少一个处理器一起使计算机系统执行该方法。可以提供一种系统，其包括：构造成提供x射线数据的装置；以及构造成获得x射线数据的该计算机系统。附图说明现在将参考附图通过示例描述本专利技术的某些实施例，其中：图1示出了用于获得物体的多个部件的3D模型数据的系统。图2示出了可以形成图2的系统的一部分的计算装置。图3示出了可以由图1的系统执行的方法。图4示出了与图3的方法相关联的数据流。图5示出了可以在图3的方法的第二步骤获得的低分辨率(a)、中分辨率(b)和高分辨率(c)3Dx射线数据的切片。图6示出了物体(a)、子组件(b)和部件(c)的3Dx射线数据的切片。可以在图3的方法的第四步骤获得子组件的3Dx射线数据。图7示出了可以在图3的方法的第六步骤获得的子组件(a)的2D图像以及子组件(b)的相应边缘和区域数据。图8示出了可以在图3的方法的第六步骤获得的尺寸数据。图9示出了子组件的正交切片(a1、a2、a3)，具有基于图3的方法的第七步骤确定的阈值所选择的一个部件的该子组件的正交切片(b1、b2、b3)，以及具有所选的五个不同的部件的该子组件的正交切片(c1、c2、c3)。图10从两个不同的角度示出了部件的初始3D模型数据，其可以在图3的方法的第十步骤获得。图11示出了多个部件的最终3D模型数据，每个数据均可以在图3的方法的第十一步骤获得。还从两个不同的角度示出了部件的子组件。具体实施方式系统参考图1，现在将描述系统1。如将要说明的，系统1可用于获得复杂物体的部件分解3D模型数据。系统1构造为执行x射线CT扫描。系统1包括x射线源2、计算机控制的转台3和检测器4。诸如机动车辆的测试物体5可以放置在转台3上。系统1还包括计算机系统6，计算机系统6包括第一装置71、第二装置72和一个或更多个第三装置73(以下分别称为图像捕获、图像重建和3D建模装置)。源2构造成产生朝向物体5的x射线辐射11。在一些示例中，x射线辐射11具有高达至少9MeV的能量。在一些示例中，系统1构造成执行锥形束CT扫描，其中X射线11是发散的并且形成锥形。转台3至少可操作地连接到图像捕获装置71并且在图像捕获装置71的控制下操作。检测器4包括闪烁器4a和线性二极管阵列4b。闪烁器4a接收已与物体5相互作用的x射线辐射11。闪烁器4a将接收的x射线辐射11转换成可见光12。阵列4b中的每个二极管可以接收可见光12，并且响应于可见光12产生电(电压)信号。来自阵列4b中的二极管的电信号被放大、多路复用并转换成数字信号13。数字信号13提供给计算机系统6。装置参考图2，现在将更详细地描述图像捕获、图像重建和3D建模装置71、72、73。每一个装置71、72、73是类似的，并且在该段中简称为装置7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：获得多部件物体的x射线数据；处理x射线数据以获得所述物体的具有相应的第一分辨率和第二分辨率的至少第一3D表示和第二3D表示，所述第一分辨率高于所述第二分辨率；至少通过以下步骤识别所述第二3D表示的多个区域，每个区域对应于所述物体的多个部件中的一个：‑识别所述第二3D表示的多个初始区域，每个初始区域具有像素值的多个范围中的一个的像素值；以及‑基于所述初始区域与从所述第一3D表示获得的所述物体的至少一部分的一个或更多个2D部分推导出的一个或更多个特征之间的比较，选择性地调整所述多个初始区域中的每一个；以及基于对应区域和/或基于从所述第一3D表示获得的所述物体的至少一部分的一个或更多个2D部分推导出的一个或更多个特征，获得所述多个部件中的每个部件的3D模型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.09 GB 1700352.61.一种方法，包括：获得多部件物体的x射线数据；处理x射线数据以获得所述物体的具有相应的第一分辨率和第二分辨率的至少第一3D表示和第二3D表示，所述第一分辨率高于所述第二分辨率；至少通过以下步骤识别所述第二3D表示的多个区域，每个区域对应于所述物体的多个部件中的一个：-识别所述第二3D表示的多个初始区域，每个初始区域具有像素值的多个范围中的一个的像素值；以及-基于所述初始区域与从所述第一3D表示获得的所述物体的至少一部分的一个或更多个2D部分推导出的一个或更多个特征之间的比较，选择性地调整所述多个初始区域中的每一个；以及基于对应区域和/或基于从所述第一3D表示获得的所述物体的至少一部分的一个或更多个2D部分推导出的一个或更多个特征，获得所述多个部件中的每个部件的3D模型。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：组合所述多个部件的3D模型以获得所述物体的部件分解3D模型。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：将所述第一3D表示和所述第二3D表示划分成多个工作区域；以及识别所述多个工作区域中的每个工作区域中的多个区域。4.根据权利要求3所述的方法，包括：基于所述物体的具有第三分辨率的第三3D表示来划分所述第一3D表示和所述第二3D表示，所述第三分辨率低于所述第二分辨率。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述x射线数据的所述处理包括逐步增加所述分辨率，并且其中，在比获得所述第二表示更后的步骤中获得所述第一表示。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个初始区域中的每一个的识别包括确定与所述物体中的特定材料相关的像素值的范围。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：确定所述一个或更多个2D部分中的每一个的平面；确定所述一个或更多个2D部分中的每一个；以及从所述一个或更多个2D部分中的每一个推导出一个或更多个特征。8.根据权利要求7所述的方法，其中，至少一个平面对应于所述物体的子组件的中平面。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，从所述一个或更多个2D部分中的每一个推导出一个或更多个特征包括从所述2D部分推导出矢量图形。10.根据前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·瓦查帕拉姆皮尔，马达斯密·帕内塞尔瓦姆，桑吉特·阿西安南，穆罕默德·阿巴斯·阿里，约翰逊·杰巴达，
申请(专利权)人：凯尔索富特环球控股有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB