基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术属于三维建模技术领域，公开了一种基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法、系统及设备，通过八邻域轮廓提取算法进行轮廓提取处理；使用基于广义柱体和轮廓树结合的算法进行轮廓匹配，识别相邻断层的每个轮廓，并拟合成椭圆，排除无效轮廓及杂质点，轮廓树是以一棵树的分枝关系表示一对相邻切片间各轮廓间嵌套关系的一种数据结构，树的一个节点对应层中的一个轮廓，每一个轮廓一一对应一个数组，根据数组比对得知层间轮廓的分组对应关系，提取了文物的内外多层轮廓；通过最短对角线法进行轮廓拼接处理。本发明专利技术实施重建效果好，保证了在有效时间内结果的精确性，有效缩小了轮廓匹配搜索范围，提高了轮廓对应的准确性和自动化程度。程度。程度。

【技术实现步骤摘要】
基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法、系统及设备


[0001]本专利技术属于三维建模
，尤其涉及一种基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]目前，文物是人类社会历史文明发展时期的重大遗存物，透过对文物保护的深入研究能够更多地探索发展史的未解之谜，但如何对文物进行无损检验却是当前文物保护科学研究的关键问题。目前文物保护科学研究和保护领域主要使用的两种数字化技术手段，分别为三维扫描建模和X光透射成像。但由于三维扫描建模技术仅仅获取了物件的外部表面结构，而无法掌握其内部结构；X光透射成像技术获取的内部结构重叠影像也只是二维信息，对一些内部构造细节的空间分析无法给出更为全面有效的数据信息。因此，近年来更多学者和研究机构将工业CT(Industrial Computerized Tomography,ICT)这一技术运用到文物保护领域中。工业CT技术，即工业用计算机层析成像技术，是一种先进的射线无损检测技术，它能在对被检物体无损伤条件下以二维或三维数字化图像的形式清晰、准确、直观地展示被检物体内部的结构、组成、材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法，其特征在于，所述基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法通过八邻域轮廓提取算法进行轮廓提取处理；使用基于广义柱体和轮廓树结合的算法进行轮廓匹配，识别相邻断层的每个轮廓，并拟合成椭圆，在这一过程中排除无效轮廓及杂质点，轮廓树是以一棵树的分枝关系表示一对相邻切片间各轮廓间嵌套关系的一种数据结构，树的一个节点对应层中的一个轮廓，每一个轮廓一一对应一个数组，根据数组比对得知层间轮廓的分组对应关系，提取了文物的内外多层轮廓；通过最短对角线法进行轮廓拼接处理。2.如权利要求1所述的基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法，其特征在于，所述基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法包括以下步骤：第一步，对数据预处理，读入一组断层CT图像，为bmp格式、jpg格式、png格式；第二步，进行去噪处理，文物的断层CT图像采用中值滤波法处理；第三步，对图像进行二值化处理；第四步，通过八邻域轮廓提取算法进行轮廓提取处理；第五步，基于广义柱体和轮廓树的轮廓对应算法，根据数组比对得知层间轮廓的分组对应关系，提取文物的内外多层轮廓；第六步，引入内插边处理分叉，并将分叉部分进行轮廓对应；第七步，采用最短对角线算法进行轮廓拼接；第八步，通过顶点坐标p
x
，p
y
，p
z
，采用OpenGL绘制三角形；第九步，将模型保存为导出查看的STL格式。3.如权利要求2所述的基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法，其特征在于，所述第二步进行去噪处理具体包括如下步骤：生成一个5*5区域的滤波模板，将滤波模板内的各像素值进行排序，生成单调上升或单调下降的二维数据序列，二维中值滤波计算公式为：g(x,y)＝med{f(x
‑
m,y
‑
n)}
(m,n)∈S
；其中f(x,y)是原图像，g(x,y)是处理后的图像，S为输入的二维模板，(m,n)是属于S领域的组合数；通过从图像中的二维模板取出奇数个数据进行排序，用排序后的中值取代要处理的数据。4.如权利要求2所述的基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法，其特征在于，所述第四步通过八邻域轮廓提取算法进行轮廓提取处理具体包括如下步骤：步骤一，从图像左上角顶点开始，按照从左到右的扫描方向对图像象素点进行搜索，检查各象素点是白色还是黑色，把最先检查出来的黑色象素点作为轮廓线跟踪的起点，起点为图像轮廓线上最左上角的点，象素点为P1，若在图像中不能搜索到颜色为黑色的象素点，则结束轮廓跟踪算法；步骤二，使用一个以P
i
为中心的米字型模板，将模板内各点标记为1～8，从序号为1的点开始，沿顺时针方向依次检查模板内的8个点是否是图像的边缘点，把最初遇到的边缘点设为P2，若同时存在几个位置的边缘点的情况，保留最先遇到的点，去除剩下的点，设为背景；步骤三，若已经检测出边缘点P
N
，将P
N
作为模板中心象素，返回步骤二继续搜索P
N+1
，开始搜索的方向为沿检测到P
N
的方向逆时针旋转两格；如果搜索的结果为P
N
＝P1、P
N+1
＝P2，或搜索到了图像的边界，表示已经找到了封闭轮廓或一条完整的轮廓，则结束这条轮廓线的搜索，记录这条轮廓线上点的坐标。
5.如权利要求2所述的基于文物CT图像轮廓线的三维建模方法，其特征在于，所述第五步基于广义柱体和轮廓树的轮廓对应算法具体包括如下步骤：步骤一，统计每张图像的轮廓数，对每个轮廓线的顶点按照逆时针顺序排序，生成轮廓点集；步骤二，由于至少5个点唯一确定一个椭圆，所以如果轮廓上的像素点少于6个，排除，不做拟合；步骤三，平面上每个椭圆可以用圆锥曲线方程的代数形式表示：Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F＝0；用平面坐标系的5个几何参数表示，5个参数分别是：椭圆的中心点坐标(x
c
,y
c
)、长短轴长度I
x
，I
y
和朝向角θ，长轴与x的夹角；二维平面里的任意椭圆都用这5个参数唯一确定，2种表示形式的参数转换：表示形式的参数转换：表示形式的参数转换：表示形式的参数转换：表示形式的参数转换：步骤四，求目标函数式的最小值来确定各系数值，得到椭圆方程：步骤五，如果长宽比大于30，则排除，不做拟合；步骤六，此时，轮廓数与上层轮廓数不同时，跳转至第六...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英哲，张顺利，张珮琦，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：