[发明专利]材料内部组织结构的准三维立体图像构成法

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面图片的处理方法，尤其涉及利用平面图片构成材料内部组织结构的准三维立体图像的方法。

背景技术

常规技术图形，如材料或者结构的内部微观和宏观组织图，是一种彩色或黑白的平面图形。材料或结构的内部结构在X，Y，和Z三个方向上是不同的，即使是各向同性材料或结构，也存在需要将三个方向的组织同时表达清楚的需求。对于不同方向的结构说明，人们往往采用三张互不关联的图片来表示。虽然有将三张图片拼在一起的方法，但是因为缺乏立体感，也不符合人的立体观察习惯，因而不能真实表达材料或结构的内部组成，特别是组成物的空间相对关系及方位。

现有的多图片平面表示法和多张平面图片堆砌法，在表达材料或结构的内部组成方面，在确定方向或确定平面上具有直观、清晰的优点，广泛应用于科学研究、新材料和新产品开发等领域的材料或结构的内部组织表达。但是对绝大多数材料/结构来说，内部不同方向上的结构组成是不一样的，存在很大差异。平面表达法无法提供一个全视角的，整体的，反映材料或结构内部组织特征的完整视图。而中子衍射/散射方法和加速器X射线方法衍射-透射方法可以在很大程度上弥补常规X射线衍射所得图像的透入深度小、无法完成三维图像构造的缺点，可以形成小尺寸，中、低分辨率的三维图像再造。但是除了样品绝对尺寸仅数毫米、分辨率低以外，测试过程复杂、成本高昂和设备稀少等也无法使这类尖端技术推广使用。

在金属、陶瓷、高分子、石材、竹木以及其他工程材料或结构的产品研发、鉴定、宣传等科研、生产活动中，需要进行材料内部组织结构的设计、优化、检测、评价、以及广告宣传和产品样本制作，常用平面图形-二维照片表示法，对内部组织结构具有方向性的材料或结构，采用多张平面图片表示法，或多张平面图片堆砌法，在表达材料或结构的内部组织结构方面无法达到立体直观、完整清晰的效果。特别是对绝大多数材料或结构来说，内部不同方向上的结构组成存在很大差异。平面表示法无法提供一个全视角的，整体的，反映材料或结构内部组织结构特征的完整视图。也有一种在三个方向上分别取样、直接堆砌法来表达三维组织结构的方法，因所得图像不符合人眼观察的视角习惯，容易导致观察者对这种图像表达的内部组织结构产生误解，因而无法在工程和研究中推广使用。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述不足和实际需要，本发明旨在公开一种材料内部组织结构的准三维立体图像构成法，利用反映不同方位的组织特征的平面图片合成逼真的准三维立体图片，真实而立体的反映了材料的内部组织结构。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种材料内部组织结构的准三维立体图像构成法，包括如下步骤：

(1)截取、制备标准样品并确定和标记观察平面：在拟表达的材料或结构中选择有典型代表意义的区域，切割、制备一个以上共轴的平行六面体的标准样品，每个样品上确定典型的观察平面并作标记；所述观察平面是指分别代表所述材料或结构在至少3个不同特征方位上的组织结构特征的平面；

(2)所述观察平面在拍照前的表面处理：将所述的观察平面进行研磨、抛光、侵蚀处理，使其表面达到可以拍照的状态；

(3)拍照以获取3个以上不同平面上的二维平面图片：采用相同的典型倍率拍照，获得3个不同特征方位上的平面图片；

(4)将图片输入计算机并存储；

(5)将所述图片作以筛选，选择典型有代表性的三个不同方向的平面图片，利用常规图像处理软件将所述平面图片进行合成获得准三维立体图像：依据三个平面图片所代表的实际方位关系，按照透视学原理，经选区、剪裁、旋转、压缩等处理过程将平面图片合成为具有立体效果的准三维立体图像。

根据材料内部组织结构特征及制样技术水平的不同，可分别按下述两种方式进行上述准三维立体图像的构成：

其一：单样品法，其特征在于所述步骤(1)中，截取、制备一个标准样品并在此样品上确定和标记代表三个不同特征方位的观察平面。通常情况下，所述构成法的步骤如下：

(1)按照材料或结构的内部组织特征或显示要求，确定材料样品的三个具有特征意义(正交或非正交)的主轴X，Y，Z，一般情况下取相互垂直的三个主轴，并按垂直这三个方向的平面切割出一个立方体的标准样品，尺寸大小以方便操作为宜；

(2)将三个相互垂直的观察平面进行研磨，抛光、侵蚀处理，使其表面达到可以拍照的状态；

(3)采用相同的放大倍数对三个观察平面拍照，如1∶1直接拍照、光学显微镜或电子显微镜放大拍照，获得三个特征方位上的平面照片或图片；