(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210642783.8 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 朱晨　崔海涛　张宏建　 (74)专利代理 机构 南京灿烂知识产权代理有限 公司 323 56 专利代理师 李吴杰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 5/20(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 7/136(2017.01) G06T 7/13(2017.01)G06T 17/00(2006.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 一种基于像素法的2.5维编织复合材料建模 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于像素法的2.5维编织 复合材料建模 方法， 包括以下步骤， 步骤一、 利用 XCT技术获得2.5维编织复合材料经向、 纬向切片 图； 步骤二、 对步骤一中获取的切片图进行中值 滤波处理相关噪点； 步骤三、 对步骤二中获得的 图像进行自适应阈值分割； 步骤四、 对步骤三种 获得图像进行边缘检测， 识别经纱、 纬纱边界； 步 骤五、 对步骤四中获取的图像进行轮廓提取与跟 踪； 步骤六、 对步骤五获取的图像进行轮廓奇异 点的消除； 步骤七： 对步骤六获取的图像进行参 数获取。 对于工业CT技术的图像进行技术处理和 改进， 使获取的单胞模型几何结构参数更客观， 排除因其 他因素造成的测量 误差。 权利要求书4页 说明书10页 附图5页 CN 115017707 A 2022.09.06 CN 115017707 A 1.一种基于像素法的2.5维编织复合材 料建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 利用XCT技 术获得2.5维编织复合材 料经向、 纬向切片图； 步骤二、 对步骤一中获取的切片图进行中值滤波处 理相关噪点； 步骤三、 对步骤二中获得的图像进行自适应阈值分割； 步骤四、 对步骤三种获得图像进行边 缘检测， 识别经纱、 纬纱 边界； 步骤五、 对步骤四中获取的图像进行轮廓提取与跟踪； 步骤六、 对步骤五 获取的图像进行轮廓奇异点的消除； 步骤七： 对步骤六获取的图像进行参数获取； 步骤八： 对切片图内经纱轨迹与纬纱轮廓采用余弦函数曲线模拟， 建立经纱纬纱二维 结构模型； 步骤九： 由步骤八得到的2.5维编织复合材料二维结构图， 利用电脑软件进行三维拉伸 得到纬纱平直的2.5维编织复合材 料三维模型； 步骤十： 利用电脑软件对步骤九中得到的纬纱平直的2.5维编织复合材料三维模型进 行网格离 散， 最终建立2.5维编织复合材 料几何模型。 2.根据权利要求1所述的一种基于像素法的2.5维编织复合材料建模方法， 其特征在 于， 所述步骤一中， XCT所拍摄的切片图包含一个以上的单胞结构， 在XCT所拍摄的切片图 中， 对2.5维编织复合材料内层纬纱截面采用双透镜假设， 2.5维编织复合材料表层未与经 纱交织的纬纱截面采用矩形截面假设， 2.5维编织复合材料表层与经纱交织的纬纱截面采 用双透镜假设。 3.根据权利要求1所述的一种基于像素法的2.5维编织复合材料建模方法， 其特征在 于， 所述步骤二具体为， 设切片图的各点灰度值形成一维数组p1,p2,...pn， 以及设点数是一个奇数k的检测窗 口， 从数组中选取k个数值pi‑l,...,pi‑1,pi,pi+1,...,pi+l， i为中间像素点的标号， 所述pi为 中心像素点 值， 将这k个数值按升序排列， 去中间值 为滤波装置 完成后的输出值， 通过表达式表示 为， yi＝Med{pi‑l,...,pi,...,pi+l}                     (1) 式中， Med{}为滤波操作， 通过广义 化一维的数组操作， 得到二维数组的中值滤波操作， 通过表达式表示 为， 式中， 中间参数A是 滤波窗口范围， Pij是二维数组。 4.根据权利要求1所述的一种基于像素法的2.5维编织复合材料建模方法， 其特征在 于， 所述步骤三具体为， 选取一个阈值作为标定值， 当像素点的值大于等于该标定值时， 将其转换为黑色， 相反 当像素点的值小于该值时， 将其 转换为白色， 其中， 所述阈值定义如下， 从待检测区域中选取一块中间块为实时像素值， 周边块中的P是邻域块中的一个， 选取权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115017707 A 2小范围周围邻域块中的一个最大灰度取值设为B， 小范围周围邻域块中的最小灰度值设为 C， 则可以采用如下公式获取阈值T， 或者采用可信度高的阈值T公式， 式中， Pi为第i个邻域 块。 5.根据权利要求1所述的一种基于像素法的2.5维编织复合材料建模方法， 其特征在 于， 所述步骤四具体为， 采用Canny算子作为 边缘检测基本算法， 对二 值化图像进行边 缘检测处 理， 使用二维高斯 函数的一阶导数， 对图像进行平 滑， 设二维高斯 函数为， 式中， σ 为协方差， 描述各维变量的相关度， x为中心点横坐标， y为中心点纵坐标， 二维高斯 函数梯度矢量 为， 式中， 为对x求偏导， 对y求偏导， 把梯度矢量 的两个滤波卷积模板分解 为2个一维的行列滤波器， 式中， m、 n为求偏导数 所得系数， 用这两个行列滤波器与图像进行 卷积， 得到平 滑图像I(x,y)， 式中， f(x,y)为原图像， 计算平滑图像I(x,y)内每个像素I(i,j)在x方向一阶偏微分Hx和y方向的一阶偏微分 Hy， 以及梯度的大小M(i,j)和方向O(i,j)， 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115017707 A 3