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原文传递基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法

专利名称：	基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法
摘要：	本发明公开了一种基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，包括以下步骤：建立微通道的实体模型，提取微通道的骨架；确定微通道分割平面；提取微通道分割平面与微通道实体模型四面体边界面的交点；测量微通道横截面几何尺寸。本发明基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法的优点，能够实现高深宽比的微通道不同位置的横截面几何尺寸的测量；该方法以分割实体模型四面体的方法代替操作复杂的测量方法，操作简单，适用范围广，横截面划分更准确；而且该方法不损坏任何结构，实现了微通道横截面几何尺寸的无损测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国石油大学(华东)
发明人：	牛文杰;英豪;赵淇东;肖华芝;杨珊珊;孙久洋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910303451.5
公开号：	CN109916935A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	赵敏玲
分类号：	G01N23/046(2018.01);G;G01;G01N;G01N23
申请人地址：	266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号
主权项：	1.基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一：建立微通道的实体模型，提取微通道的骨架；步骤二：确定微通道不同位置的分割平面；步骤三：提取微通道分割平面与微通道实体模型四面体边界面的交点；步骤四：测量微通道横截面几何尺寸。 2.如权利要求1所示的基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，其特征是，所述步骤一中，建立微通道实体模型和提取微通道骨架的步骤如下： (1-1)以微通道的CT断层扫描图像为基础，对图像进行预处理，获取微通道的体数据； (1-2)以微通道的体数据为基础，采用三维重构技术建立微通道三维表面模型，并通过四面体剖分算法得到微通道的实体模型； (1-3)以微通道的体数据为基础，采用细化算法提取微通道的骨架。 3.如权利要求2所示的基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，其特征是，所述步骤(1-2)中，采用MC算法建立微通道三维表面模型，采用Delaunay四面体剖分算法得到微通道的实体模型。 4.如权利要求2所示的基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，其特征是，所述步骤(1-3)中，采用Paragyi K提出的8-Subiteration细化算法提取微通道的骨架。 5.如权利要求1所示的基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，其特征是，所述步骤二中，确定微通道不同位置的分割平面的步骤如下： (2-1)步骤一中提取的微通道骨架由N个骨架点组成，构成集合T，骨架点标记为T0、T1、T2……Ti-1、Ti、Ti+1……TN-1； (2-2)提取微通道不同位置的横截面，选取除第一个骨架点及最后一个骨架点之外的任意骨架点作分割点；取任意骨架点Ti作为一个分割点，以该分割点Ti的前一个骨架点Ti-1和后一个骨架点Ti+1为直线上两点，来确定一条直线，然后过分割点Ti且垂直于该直线确定分割平面S。 6.如权利要求1所示的基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，其特征是，所述步骤三中，确定微通道分割平面与实体模型四面体边界面的交点的步骤如下： (3-1)确定微通道分割点所在的微通道实体模型的四面体，方法如下：取任意分割点Ti，以分割点Ti为中心，建立包围盒，包围盒内的四面体构成集合Mt，通过体积比较法，寻找分割点Ti所在的四面体，该四面体记为Mti； (3-2)确定分割点所在四面体的边界面，方法如下：对于分割点Ti及包含该分割点的四面体Mti，该四面体的四个顶点分别为P1、P2、P3、P4，遍历包围盒内四面体构成的集合Mt，记录包含P1、P2、P3、P4四个顶点中的三个点的四面体，标记为四面体Mti的相邻四面体，构成集合Mi-neighbor；如果四面体Mti的相邻四面体集合Mi-neighbor中的四面体数少于4个，就证明四面体Mti存在边界面；确定包含分割点Ti的四面体Mti的边界面Fi； (3-3)确定边界面与分割平面的交点，步骤如下： (3-3-1)当包含分割点Ti的四面体Mti存在边界面Fi时，确定边界面Fi与分割平面S相交的棱边Li，查找与棱边Li共边的三角面片，标记为Fi+1，确定与分割平面S相交棱边Li+1；继续查找与棱边Li+1共边的三角面片，标记为Fi+2，确定与分割平面S相交的棱边Li+2；此过程一直进行下去，直到确定的棱边Li+n与棱边Li重合为止，记录分割平面S与棱边的交点，构成集合Ci； (3-3-2)当四面体Mti不存在边界面Fi时，以四面体Mti为种子四面体，根据四面体拓扑关系向外生长，直至找到包围盒内存在边界面且与分割平面S相交的四面体，然后重复步骤(3-3-1)，来确定分割平面S与边界面棱边的交点。 7.如权利要求6所示的基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，其特征是，所述步骤(3-1)中，通过体积比较法寻找分割点Ti所在的四面体的方法如下：四面体Mti的体积为V，四面体Mti的四个顶点记为P1、P2、P3、P4；分割点Ti与顶点P1、P2、P3组成的小四面体体积为V1；分割点Ti与顶点P1、P2、P4组成的小四面体体积为V2；分割点Ti与顶点P1、P3、P4组成的小四面体体积为V3；分割点Ti与顶点P2、P3、P4组成的小四面体体积为V4；如果\|V-V1-V2-V3-V4\|<ε，其中ε＝1.0e-3，则该分割点Ti在四面体Mti中。 8.如权利要求6所示的基于三维重构模型的微通道横截面几何尺寸测量方法，其特征是，所述步骤四中，微通道横截面几何尺寸测量的步骤如下： (4-1)以步骤三中分割平面与边界面棱边的交点为离散点，建立坐标系，并将离散点向面YOZ投影，得到投影点； (4-2)定义顶部投影点与Y轴之间的最小距离Z顶min、最大距离Z顶max；定义底部投影点与Y轴之间的最小距离Z底min、最大距离Z底max；定义左侧投影点与Z轴之间的最小距离Y左min、最大距离Y左max；定义右侧投影点与Z轴之间的最小距离Y右min、最大距离Y右max；根据上述距离，分别建立顶部投影点、底部投影点、左侧投影点和右侧投影点的误差带，并取每个误差带的中心线，作为横截面轮廓线； (4-3)根据投影点误差带中心线对微通道横截面几何尺寸进行测量：顶部投影点误差带中心线与底部投影点误差带中心线之间的距离作为微通道的深度H；左侧投影点误差带中心线与右侧投影点误差带中心线之间的距离作为微通道宽度L；微通道深度H与微通道宽度L之比作为深宽比m，m＝H/L。
所属类别：	发明专利