陶瓷材料顯微結(jié)構(gòu)的三維重建研究與實現(xiàn).pdf

1、工程陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)對其性能有重要的影響。由于多數(shù)材料是不透明的,其幾何特征通常不能從塊體樣品中直接獲得,傳統(tǒng)方法通過在顯微鏡下獲取樣品的二維截面圖像,來對其顯微結(jié)構(gòu)進行研究。然而平面圖形難以直觀準確地反映真實的三維幾何,甚至對于諸如顆粒間的空間連通性這樣的性質(zhì),都難以作出正確的判斷。
　　 本文針對傳統(tǒng)研究方式的不足,提出一種通過三維重建技術(shù)來對陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)進行觀察與分析的方法。研究了各類序列圖像獲取手段和數(shù)字圖像處理

2、算法,并對實驗獲得的顯微結(jié)構(gòu)圖像進行了數(shù)字圖像處理。通過對各種三維重建方法的分析,從中選擇適合的算法。借助于三維可視化工具包VTK,利用體繪制技術(shù)中的光線投射算法,對陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)進行了三維重建,實現(xiàn)了三維顯微空間中顆粒的大小和空間分布的顯示,獲得了關(guān)于顆粒空間連通性的結(jié)論。將數(shù)據(jù)場中的多種分類物質(zhì)在一張可視圖中顯示,揭示它們的相互關(guān)系,從整體上了解樣本材料中晶相的分布情況,進行了全局觀察。利用面繪制技術(shù)中的移動立方體算法,對陶瓷材

3、料的顯微結(jié)構(gòu)進行了三維表面重建。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的等值面閾值,將感興趣的部分以等值面的方式抽取出來,而忽略三維數(shù)據(jù)場的其它體數(shù)據(jù)信息,從而達到進行局部查看的目的。對重建后的結(jié)果進行了繪制效果和算法執(zhí)行效率的分析,以及平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等實時交互操作,并且進行了三維空間的長度和角度測量。
　　 實驗結(jié)果表明,本文方法可用于陶瓷等非透明工程材料的顯微結(jié)構(gòu)研究,實現(xiàn)從三維角度考察顆粒的空間連通性和分布狀況,并進行定量的測量分析。所提出的方法