一种基于计算机视觉的2．5维机织复合材料建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于计算机视觉的2.5维机织复合材料建模方法，包括以下步骤：1）获取2.5D三枚衬经机织复合材料的经向和纬向截面CT图像，分析纱线交织规律；2）使用图像处理算法，对CT图像进行尺寸调整；3）搭建以HRnet为骨干网络的OCRnet图像语义分割神经网络；4）使用尺寸调节后的CT图像建立神经网络的训练集，将训练集通过神经网络进行训练。可实现基于材料CT图像快速建立贴近实际微观结构的参数化模型；可通过机器学习和图像处理算法简化提取结构特征参数流程，减少人为机械性操作；可通用于任何2.5D机织复合材料，适用性更强；可大幅减少建模所需时间，更加方便快捷。更加方便快捷。更加方便快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算机视觉的2．5维机织复合材料建模方法


[0001]本专利技术涉及机械工程领域，具体为一种基于计算机视觉的2.5维机织复合材料建模方法。

技术介绍

[0002]无论是在军用飞机还是民用飞机的结构设计中，复合材料已经成为一种成熟、稳定的航空材料。2.5D编织复合材料是由经纱、纬纱以及衬经纱构成，而纱线的走向以及截面形状都会对编织复合材料的细观几何参数有影响，进而影响编织复合材料的力学性能预测精度。所以在细观尺度的有限元建模中，需要准确的获取材料组分的空间结构，进而建立有限元模型在后续的力学性能预报中精度才能更高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于计算机视觉的2.5维机织复合材料建模方法，可实现基于材料CT图像快速建立贴近实际微观结构的参数化模型；可通过机器学习和图像处理算法简化提取结构特征参数流程，减少人为机械性操作；可通用于任何2.5D机织复合材料，适用性更强；可大幅减少建模所需时间，更加方便快捷；考虑了纬纱的波动性和变截面特性，具有很高的趋真性。
[0004]为达到上述目的，根据本专本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的2.5维机织复合材料建模方法，包括以下步骤：1）获取2.5D三枚衬经机织复合材料的经向和纬向截面CT图像；2）使用图像处理算法，对CT图像进行尺寸调整；3）搭建以HRnet为骨干网络的OCRnet图像语义分割神经网络；4）使用尺寸调节后的CT图像建立神经网络的训练集，将训练集通过神经网络进行训练；5）使用训练好的神经网络对经向和纬向截面的CT图像进行纱线横截面分割，获得只含纱线横截面的输出图像；6）使用图像处理算法，对输出图像依次进行降噪、轮廓识别和轮廓的最小外接矩形拟合，并提取轮廓的几何特征参数；7）分析纱线交织规律，提出针对材料合适的结构假设，根据假设确定建模流程；8）利用几何特征参数对经纱、纬纱和衬经纱进行走向描述和截面形状描述，建立纱线的空间模型；9）定义基体填充域，生成单胞体素有限元模型。2.根据权利要求1中所述的一种基于计算机视觉的2.5维机织复合材料建模方法，其特征在于：所述步骤1）获取2.5D三枚衬经机织复合材料的经向和纬向截面CT图像，具体为，采用X
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CT扫描技术，对包含一个循环周期长度的2.5D三枚衬经机织复合材料试件段进行逐层扫描，拍摄包含一个完整单胞周期的CT图像，拍摄范围为经向、纬向均为一个周期性机织结构，包含四列五层纬纱、三列四层经纱和三列四层衬经纱。3.根据权利要求1中所述的一种基于计算机视觉的2.5维机织复合材料建模方法，其特征在于：所述步骤2）使用图像处理算法，对CT图像进行尺寸调整，具体为，使用图像处理算法，对CT图像以图像宽为边长，0.5倍边长为间距，等间距裁剪出涵盖一个完整周期的多张图像，并对图像进行等比例缩放。4.根据权利要求1中所述的一种基于计算机视觉的2.5维机织复合材料建模方法，其特征在于：所述步骤3）搭建以HRnet为骨干网络的OCRnet图像语义分割神经网络，具体为，构建包含粗分割分支和细分割分支的OCRnet网络框架，且OCRnet网络框架的骨干网络采用保持高分辨率特征的HRnet。5.根据权利要求1中所述的一种基于计算机视觉的2.5维机织复合材料建模方法，其特征在于：所述步骤4）使用尺寸调节后的CT图像建立神经网络的训练集，将训练集通过神经网络进行训练，...

【专利技术属性】
技术研发人员：过淳，张宏建，崔海涛，徐颖，温卫东，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：