一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法技术

一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，是基于计算机图形算法的2.5D编织结构陶瓷基复合材料XCT切片细观结构识别方法，根据每条基体的（重心）坐标对不同的基体进行配对，通过（图像）梯度的方法剔除属于纬纱边缘的像素，更加快速的拟合经纱边缘，并通过Harris角点修正经纱边缘函数，获得经纱区域，再结合图像梯度求出的纬纱边缘像素，获得纬纱区域。由于基体和孔隙的像素灰度值相差较大，因此通过阈值分割法对基体和孔隙进行定位。上述的由此提升识别过程的自动化水平。本发明专利技术提供的方法可以识别出2.5D编织材料的基体、孔隙、经纱和纬纱组分，整个过程仅需设置极少参数，操作简单且识别效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法
本专利技术属于编织陶瓷基复合材料领域，具体涉及一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法。
技术介绍
陶瓷基复合材料(CMCs，CeramicMatrixComposites)是由界面、基体和连续增强纤维三种组分构成，相比于金属基复合材料，其耐温性，耐腐蚀性更好，密度小，是航空发动机热端部件的理想候选材料。由于材料的多组分且各组分失效模式不同，造成失效机理复杂。当前在编织体结构建模时如纤维束、基体等，大部分学者理想化各组分分布，假设每种组分分布均匀，但实际上，纤维变形，基体和孔隙随机分布均导致有限元分析结果与真实情况相差甚远，可以看出编织体的细观结构很大程度上决定了材料的有限元模拟的准确度。X射线计算机断层扫描成像(XCT，X-RayComputedTomography)是一种无损检测技术，可以在不破坏试件的基础上获得材料内部真实的细观结构。因此基于的XCT切片的有限元建模方法由于考虑材料的真实结构已成为了数值计算与数值模拟发展的一种趋势。一些学者针对CMCs的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一：扫描编织陶瓷基复合材料试件，获得一系列包含材料内部细观结构的XCT切片；/n步骤二：根据基体像素阈值，对XCT切片中小于基体像素阈值和大于等于基体像素阈值的像素值分别进行设定，得到图像1；/n步骤三：使用拉普拉斯算子对图像1进行锐化，并将图像像素进行反转，得到图像2；/n步骤四：使用canny提取图像2的边缘，得到二值图像3；/n步骤五：删除图像3的局部噪声像素区域，得到图像4；/n步骤六：根据孔隙面积阈值，删除图像4孔隙部分的像素区域，得到图像5；/n步骤七：采用Harris角点检测算法获得图像5中...

【技术特征摘要】
1.一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：扫描编织陶瓷基复合材料试件，获得一系列包含材料内部细观结构的XCT切片；
步骤二：根据基体像素阈值，对XCT切片中小于基体像素阈值和大于等于基体像素阈值的像素值分别进行设定，得到图像1；
步骤三：使用拉普拉斯算子对图像1进行锐化，并将图像像素进行反转，得到图像2；
步骤四：使用canny提取图像2的边缘，得到二值图像3；
步骤五：删除图像3的局部噪声像素区域，得到图像4；
步骤六：根据孔隙面积阈值，删除图像4孔隙部分的像素区域，得到图像5；
步骤七：采用Harris角点检测算法获得图像5中的角点并标记；
步骤八：确定标记图像中各像素区域，计算每个区域的中心坐标，从而确定配对的基体；
步骤九：根据梯度值删除每条基体的纬纱边缘部分；
步骤十：对于删除后的图像，通过统计配对基体中每条基体左右两侧经纱多出部分、每条基体中间经纱边缘部分，并结合镜像操作和最小二乘法，拟合识别出经纱区域；
步骤十一：结合经纱区域，进一步确定纬纱区域和孔隙。


2.如权利要求1所述的一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于：所述步骤一中，选取固定尺寸的编织块，采用金刚线切割，采用XCT设备扫描切割后的试件，获得一系列包含材料内部细观结构的XCT切片。


3.如权利要求1所述的一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于：所述步骤五中，使用8连通方式计算图像3中像素区域面积小于阈值Area_remove_1的像素块，将其删除，并对图像进行闭操作，连接基体部分的线段间断，得图像4。


4.如权利要求1所述的一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于：所述步骤六中，设置孔隙面积阈值Area_Void_Thresh，使用8连通方式计算图像4中像素区域面积小于孔隙面积阈值的像素块，并删除得图像5。


5.如权利要求1所述的一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于：所述步骤七中，采用Harris角点检测算法获得图像5中的角点，并选取前500个最强烈的角点，以十字标记，依次计算500个角点中各角点与其他角点之间的横纵坐标距离，若横纵坐标距离均小于10，将该其他角点删除。


6.如权利要求1所述的一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于：所述步骤八中，以8连通方式来确定标记图像中各像素区域，并计算每个像素区域的中心坐标，根据不同像素区域的中心坐标的纵坐标之间的距离和横坐标之间的距离来确定配对的基体，如果基体存在奇数条，删除无法配对的单条基体。


7.如权利要求1所述的一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于：所述步骤九中，图像是一个二维矩阵，尺寸为[row，col]；
对于图像列梯度，第一列采用[f(i，1)-f(i，2)]计算，最后一列采用[f(i，col)-fi，col-1计算，其他列均采用fi，j+1-fi，j/2计算；其中，f为图像函数，fi，j是图像的第i行第j列的像素值，i＝1，...，row，j＝1，...，col；
对于图像行梯度，第一行采用[f(1，j)-f(2，j)]计算，最后一行采用[f(row，j)-frow-1，j计算，其他行均采用fi+1，j-fi，j/2计算；
记图像列梯度和图像行梯度分别为Ix和Iy，行和列的点积为Ixy，其中Ixy＝Ix·*Iy；
分别统计Ixy大于0和小于0的像素数量，将像素数量少的部分确认为纬纱边缘，并将所在坐标的像素值设为0；采用8连通方式确定像素区域个数，将每个像素区域中数量小于设定值Area_remove_2的像素块移除。


8.如权利要求1所述的一种结构对称性的编织陶瓷基复合材料细观组分分类方法，其特征在于：所述步骤十中，首先统计每对配对基体中每条基体左右两侧经...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾蕴发，宋迎东，高希光，方光武，于国强，张盛，董洪年，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32