三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型,是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。
在计算机视觉中, 三维重建是指根据单视图或者多视图的图像重建三维信息的过程. 由于单视频的信息不完全,因此三维重建需要利用经验知识. 而多视图的三维重建(类似人的双目定位)相对比较容易, 其方法是先对摄像机进行标定, 即计算出摄像机的图象坐标系与世界坐标系的关系.然后利用多个二维图象中的信息重建出三维信息.
物体三维重建是计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机图形学(CG)、计算机动画、计算机视觉、医学图像处理、科学计算和虚拟现实、数字媒体创作等领域的共性科学问题和核心技术。在计算机内生成物体三维表示主要有两类方法。一类是使用几何建模软件通过人机交互生成人为控制下的物体三维几何模型,另一类是通过一定的手段获取真实物体的几何形状。前者实现技术已经十分成熟,现有若干软件支持,比如:3DMAX、Maya、AutoCAD、UG等等,它们一般使用具有数学表达式的曲线曲面表示几何形状。后者一般称为三维重建过程,三维重建是指利用二维投影恢复物体三维信息(形状等)的数学过程和计算机技术,包括数据获取、预处理、点云拼接和特征分析等步骤。
缺陷检测技术是提高产品质量的有力保证,对于减少或避免因缺陷引起的意外事故有积极作用。工业CT作为一种实用的无损检测技术,已广泛应用于航空、石油、钢铁、机械、汽车、采矿等领域,它可以在无损伤状态下,准确检测工件的内部结构。
工业CT 图像缺陷检测的目的,是从CT图像中寻找工件的缺陷所在,并获得有关缺陷的尽可能精确的信息。对于大多数人而言,CT(Computed Tomography)可能指医疗学科上的CT技术。实际上,CT的应用早已延伸至了工业测量行业。随着工业测量从外部传统测量向内部无损分析及全尺寸测量转变,工业CT技术应运而生。
近年来,工业CT凭借着强大的检测技术以及逐渐广泛的应用范围,被誉为未来测量技术的趋势。据数据显示,2017年我国工业CT检测系统市场规模达到10.9亿元,预计到2021年我国工业CT检测系统市场规模将达到16.3亿元。
工业CT是什么?
工业CT即工业计算机断层扫描成像,它能在对检测物体无损伤条件下,以二维断层图像或三维立体图像的形式,清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况。工业CT的基本原理是依据辐射在被检测物体中的减弱和吸收特性,同物质对辐射的吸收本领与物质性质有关。所以,利用放射性核素或其他辐射源发射出的、具有一定能量和强度的X射线,在被检测物体中的衰减规律及分布情况,就有可能由探测器陈列获得物体内部的详细信息,最后用计算机信息处理和图像重建技术,以图像形式显示出来。
工业CT有哪些优势?
(1)准确定位,图像更易识别
常规射线检测技术主要是把三维物体投影到二维平面上,容易造成图像信息的叠加,如果想要获得图像上的信息,没有经验的话,对目标进行准确定位和定量测量非常困难。工业CT在对工件进行检测的时候,能够给出二维或者三维的图像,需要测量的目标不会受到周围细节特征的遮挡,所得到的图像非常容易进行识别。从图像上能直接获得目标特征的具体空间位置,形状以及尺寸信息。
(2)密度分辨能力更高
工业CT具有突出的密度分辨能力,高质量的CT图像密度分辨率甚至可达到0.3%,跟常规无损检测技术相比,至少要高一个数量级。
(3)动态响应范围高
采用高性能探测器的工业CT,探测器的动态响应范围可达106以上,远高于胶片和图像增强器。
(4)图像更易于存储、传输、分析和处理
由于工业CT图像直观,图像灰度与工件的材料、几何结构、组分及密度特性相对应,不仅能得到缺陷的形状、位置及尺寸等信息,结合密度分析技术,还可以确定缺陷的性质,使长期以来困扰无损检测人员的缺陷空间定位、深度定量及综合定性问题有了更直接的解决途径。
工业CT的应用
(1)工件内部气孔、裂纹等缺陷检测
工业CT设备对气孔、夹杂、针孔、缩孔、分层、裂纹等各种常见缺陷具有很高的探测灵敏度,一定范围内能够精确地测定缺陷的几何尺寸。由于复杂零件的结构限制,某些部位的缺陷用传统的射线照相或超声检测方法无法进行探伤。
(2)焊缝质量诊断
利用工业CT扫描技术对铝铸件进行孔隙度分析焊缝质量诊断工业CT装置用于焊接质量检测,能够为技术人员提供准确的焊缝质量数据,为焊接工艺的改进提供依据。
(3)内部结构及装配情况检测
从工业CT效果上看,可以明显发现结构中药片状物体有碎裂情况,并且可以通过三个视图方向观察内部结构,效果更直观,清晰度更高,并且可以在3D中精确定位缺陷位置。
除此之外,工业CT还能够进行密度分布表征以及提供更好的计量方案。工业CT测量技术已经成为解决复杂疑难质量问题的有效手段,适合用于绝大部分材料和尺寸的检测任务,无缝对接塑料工程、航空航天、汽车、电子、精密机械及科研检测等领域的检测需求。
工业CT长这样:
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