【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于虚拟现实、三维工业ct，具体涉及一种三维工业ct虚拟现实交互系统。
技术介绍
1、三维工业ct技术是当前对工业产品进行无损检测的最佳手段，利用此技术能够在不接触、不破坏工业产品的情况下，定性定量地对其内部结构细节进行表征分析，具有成像直观、分辨率高、不受工业产品几何结构限制等优点，在航空航天、汽车制造、电子产品等工业领域有着广泛应用。
2、但是，三维工业 ct 技术是一种定制化技术，而工业产品种类繁多，不同种类的产品对应不同的扫描方式与扫描工艺参数。扫描方式与扫描工艺参数的选择直接影响重建图像的质量、辐射剂量的控制。为了确立合适的扫描方式与扫描工艺参数，往往需要人工大量的尝试与实验，这就会产生重复开射线源、费时费力、效率低等问题，不仅影响 x 射线机和探测器的使用寿命，且长时间的辐照对环境也会造成一定的辐射污染。另一方面，三维工业ct技术涉及专业知识众多、设备操作复杂，这对相关教育教学和操作培训带来了一定的影响与挑战。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提出一种三维工业ct虚拟现实交互系统。
2、虚拟现实技术是一种通过计算机生成模拟环境，使用头戴式显示器、手柄、传感器等来模拟感官体验，使用户能够亲身体验并与虚拟环境进行互动的技术。建立三维工业ct虚拟现实交互系统，可在虚拟环境中实现对三维工业ct技术的全流程、沉浸式仿真。扫描工艺及扫描参数的确立、图像检测及重建算法的测试验证、相关技术的教学及培训、仿真图像数据库的生成均可在此系
3、其技术方案如下：
4、一种三维工业ct虚拟现实交互系统，所述系统包括：
5、数据库模块，用于储存各种工业产品的cad模型及其对应属性，管理三维工业ct系统扫描方式和扫描参数；
6、虚拟三维工业ct系统场景模块，用于将真实三维工业ct系统中的各部分，包括射线源、探测器、旋转平台、机械系统及计算机控制系统，映射在虚拟现实空间中，在虚拟现实空间中建立一个完整的三维工业ct系统的虚拟模型；
7、三维工业ct成像仿真模拟模块，用于模拟真实的三维工业ct系统扫描及重建过程，是三维工业ct虚拟现实交互系统中的核心部分；
8、多通道交互及显示模块，用于建立操作人员与三维工业ct虚拟现实交互系统的联系，操作人员此模块进入三维工业ct虚拟现实交互系统，而三维工业ct虚拟现实交互系统则通过此模块向操作人员提供反馈和信息。
9、进一步，所述数据库模块包括工业产品几何形状及材料数据库以及扫描工艺及扫描参数数据库；工业产品几何形状及材料数据库包含了各种工业产品的cad模型及其对应材料属性，工业产品的cad模型用于反映工业产品的几何形状，同时也包含工业产品制造及服役过程中产生包括孔洞、裂纹在内的缺陷，工业产品的材料属性包括材料名称、材料密度、材料线衰减系数；扫描工艺及扫描参数数据库是一个用于存储和管理三维工业ct扫描方式和扫描参数的数据库；三维工业ct扫描方式包括ⅱ代（tr，平移旋转）扫描，ⅲ代（ro,旋转）扫描、偏置扫描、cl（computed laminography）扫描、螺旋扫描，扫描参数包括x射线能谱、射线源管电压、射线源管电流、射线源焦点形状与尺寸、探测器的探元尺寸、探测器的宽度及高度方向上的探元个数、转台旋转速度、扫描幅数、曝光时间。
10、进一步，所述虚拟三维工业ct系统场景模块是真实三维工业ct系统在虚拟现实空间的映射，包含以下虚拟组件：虚拟射线源、虚拟探测器、虚拟旋转平台、虚拟机械系统及虚拟计算机控制系统；每个虚拟组件都有对应的cad模型来表示其几何形状以及在虚拟现实空间中的位置和姿态；此外，每个虚拟组件还有各自的参数及行为属性，虚拟组件的参数与扫描工艺及扫描参数数据库中的参数相对应，虚拟组件的行为属性描述了虚拟组件在扫描过程中的动态行为。
11、进一步，所述三维工业ct成像仿真模拟模块模拟了真实的三维工业ct系统的扫描及重建过程；所述模拟三维工业ct的成像过程包括：
12、射线源模拟；模拟的射线源的形状与尺寸由点阵表示，点阵形状、点阵中点的个数及点的间距均是可调的；
13、探测器模拟；模拟的探测器由点阵表示，每一个点代表一个探元，点和点之间的距离代表探元尺寸，点阵的行数和列数代表探测器的行数和列数，行数和列数的乘积即为探元个数；
14、射线束模拟；模拟射线束由模拟射线源点阵中的每一个点和模拟探测器点阵中的每一个点连接而成；
15、射线能谱模拟；用离散化的能量列表来定义x射线能谱分布，并建立以管电压、管电流为索引的能谱数据库；
16、投影过程模拟；使用光线追踪算法，计算每一条射线穿过待检测工业产品的长度，根据待检测工业产品的材料属性、射线源发出的射线能谱、源物距，及源探距，计算射线到达探测器时的能量值，获得投影图。
17、进一步，所述多通道交互及显示模块是操作人员与三维工业ct虚拟现实交互系统之间的桥梁，操作人员通过此模块进入三维工业ct虚拟现实交互系统，而三维工业ct虚拟现实交互系统则通过此模块向操作人员提供反馈和信息；多通道交互及显示模块使用的虚拟现实设备包括头戴式显示器、手柄、传感器，借助虚拟现实设备，操作人员在虚拟三维工业ct系统场景中进行旋转、移动、放缩、点击、拖拽操作，同时，三维工业ct虚拟现实交互系统也能给操作人员图形、声音和触觉反馈。
18、进一步地，使用所述工业ct虚拟现实交互系统的操作步骤为：
19、1.操作人员通过多通道交互及显示模块进入虚拟三维工业ct系统场景模块。
20、2.操作人员在工业产品几何形状及材料数据库中，选择所需要进行虚拟三维工业ct成像的工业产品，并设置其材料属性。虚拟三维工业ct系统场景模块导入所选择的工业产品的cad模型，将其放置于虚拟旋转平台上，操作人员可调整其在虚拟旋转平台上的位置与姿态。
21、3.操作人员在扫描工艺及扫描参数数据库中，选择所需要进行虚拟三维工业ct成像的扫描方式及扫描参数，并操作虚拟计算机控制系统，确定源物距（射线源到待检测物体之间的距离）、源探距（射线源到探测器之间的距离）。
22、4.操作人员通过虚拟计算机控制系统下达开始虚拟三维工业ct成像的指令。
23、5.三维工业ct成像仿真模拟模块对虚拟工业产品进行扫描及重建。操作人员可通过虚拟计算机控制系统查看扫描得到的投影图以及重建得到的断层ct图。
24、6.操作人员退出虚拟三维工业ct系统场景模块，退出多通道交互及显示模块。
25、本专利技术的有益效果在于：
26、1.通过使用本专利技术的工业ct虚拟现实交互系统，可以完成扫描工艺和扫描参数的设定，以及图像检测和重建算法的测试验证。这种方式不仅可以降低三维工业ct设备的运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维工业CT虚拟现实交互系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据库模块包括工业产品几何形状及材料数据库以及扫描工艺及扫描参数数据库；工业产品几何形状及材料数据库包含了各种工业产品的CAD模型及其对应材料属性，工业产品的CAD模型用于反映工业产品的几何形状，同时也包含工业产品制造及服役过程中产生包括孔洞、裂纹在内的缺陷，工业产品的材料属性包括材料名称、材料密度、材料线衰减系数；扫描工艺及扫描参数数据库是一个用于存储和管理三维工业CT扫描方式和扫描参数的数据库；三维工业CT扫描方式包括Ⅱ代扫描，Ⅲ代扫描、偏置扫描、CL扫描、螺旋扫描，扫描参数包括X射线能谱、射线源管电压、射线源管电流、射线源焦点形状与尺寸、探测器的探元尺寸、探测器的宽度及高度方向上的探元个数、转台旋转速度、扫描幅数、曝光时间。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述虚拟三维工业CT系统场景模块是真实三维工业CT系统在虚拟现实空间的映射，包含以下虚拟组件：虚拟射线源、虚拟探测器、虚拟旋转平台、虚拟机械系统及虚拟计算机控制系统；每个虚拟组
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述三维工业CT成像仿真模拟模块模拟了真实的三维工业CT系统的扫描及重建过程；模拟三维工业CT的成像过程包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多通道交互及显示模块是操作人员与三维工业CT虚拟现实交互系统之间的桥梁，操作人员通过此模块进入三维工业CT虚拟现实交互系统，而三维工业CT虚拟现实交互系统则通过此模块向操作人员提供反馈和信息；多通道交互及显示模块使用的虚拟现实设备包括头戴式显示器、手柄、传感器，借助虚拟现实设备，操作人员在虚拟三维工业CT系统场景中进行旋转、移动、放缩、点击、拖拽操作，同时，三维工业CT虚拟现实交互系统也能给操作人员图形、声音和触觉反馈。
...【技术特征摘要】
1.一种三维工业ct虚拟现实交互系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据库模块包括工业产品几何形状及材料数据库以及扫描工艺及扫描参数数据库；工业产品几何形状及材料数据库包含了各种工业产品的cad模型及其对应材料属性，工业产品的cad模型用于反映工业产品的几何形状，同时也包含工业产品制造及服役过程中产生包括孔洞、裂纹在内的缺陷，工业产品的材料属性包括材料名称、材料密度、材料线衰减系数；扫描工艺及扫描参数数据库是一个用于存储和管理三维工业ct扫描方式和扫描参数的数据库；三维工业ct扫描方式包括ⅱ代扫描，ⅲ代扫描、偏置扫描、cl扫描、螺旋扫描，扫描参数包括x射线能谱、射线源管电压、射线源管电流、射线源焦点形状与尺寸、探测器的探元尺寸、探测器的宽度及高度方向上的探元个数、转台旋转速度、扫描幅数、曝光时间。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述虚拟三维工业ct系统场景模块是真实三维工业ct系统在虚拟现实空间的映射，包含以下虚拟组件：虚拟射线源、虚拟探测器、...
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