[发明专利]CT三维图像转化为可做有限元模拟模型的方法

说明书

本发明涉及CT三维图像转化为可做有限元模拟模型的方法，包括：将初始PMI泡沫放置在电动旋转台上，得到旋转图，对旋转图进行三维重构得到切片图；通过施加外部载荷后重复该步骤，得到不同应变下的PMI泡沫旋转图，依次重构成切片图；通过预设程序对切片图降噪，去除环状伪影；通过预设程序根据去除环状伪影的切片图生成三维图像；通过预设程序对生成的三维图像的表面进行处理，获得包含可编辑表面的模型；通过预设程序对包含可编辑表面的模型的表面进行三维化处理，得到包含三维表面的模型，获得可做有限元模拟的模型。采用本方法可以更好的根据模型中的材料因素更好的反映实际情况，使试验结果更为准确。

技术领域

本发明涉及材料测试的模型处理，具体涉及CT三维图像转化为可做有限元模拟模型的方法。

背景技术

在基础材料科学研究中，大多数时候只能观测到材料的宏观变形和宏观力学性能，如何进一步探究微观的力学响应和变形是一个难题。在以往的研究中，传统CT能够追踪材料的变形情况，但对于局部的力学响应和变形机理尚不能有很好的解释，传统模拟也是人为构建特定的模型来说明一些问题，但不能反映材料的本身的实际情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可将CT图像转换为方便进行做有限元模拟的模型的方法。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是CT三维图像转化为可做有限元模拟模型的方法，包括以下步骤：

S1、将初始PMI泡沫（聚甲基丙烯酰亚胺泡沫）放置在电动旋转台上，在旋转的过程中通过高分辨率X射线源照射及相机拍摄得到旋转图，然后对旋转图进行三维重构得到切片图；通过压缩机器施加外部载荷后重复该步骤，得到不同应变下的PMI泡沫旋转图，依次三维重构成切片图；

S2、通过预设程序对切片图降噪，去除环状伪影；

S3、通过预设程序根据去除环状伪影的切片图生成三维图像即模型；

S4、通过预设程序对生成的三维图像的表面进行处理，以获得包含可编辑表面的模型；

S5、通过预设程序对包含可编辑表面的模型的表面进行三维化处理，得到包含三维表面的模型，即获得可做有限元模拟的模型。

通过采用本方法，利用X射线衬度成像的数据，实时采集的真实的三维数据，以构建模型，能够基于材料的真实情况进行说明和分析，传统的模型模拟为人为的构建理想模型进行模拟，采用本方法可以得到材料结构的图像信息，然后利用特点的软件或者程序进行处理后建立实际模型进行模拟，相比于传统的直接在应用程序中通过输入参数建立模型，进行分析，采用本方法可以更好的根据模型中的材料因素更好的反映实际情况，使试验结果更为准确。

上述的预设程序可以是自编达到对应目的的程序，也可以是市面上的现有应用程序或软件。上述的三维化处理即通过对应的软件或程序将二维的平面或表面处理为具有厚度的、可编辑的三维模型（因为在建模中，建立的平面是不具有厚度的）。上述的三维重构可采用python程序进行，第一步预重构，即选择合适的参数进行预览，这时候的重构只需要重构一小部分即可，以节约用时，然后选择好合适的参数之后将所有的数据一起再一起重构，最终得到切片图。操作时，每一个应变下即通过高分辨率X射线源照射及相机拍一组数据（旋转图），这样以方便在静态应变状态下的三维结构均能得到充分的采集和观察。

进一步地是，通过预设程序根据去除环状伪影的切片图生成三维图像包含将降噪完后的切片图导入Avizo软件，通过切片图的灰度分布直方图（histogram图）设置灰度阈值，将切片图中的空气相和基体分离，得到基体相。当尺寸有一定限度或约束时，这里可以将模型裁剪的为立方体模型。Avizo是一款三维设计可视化软件，这里选用Avizo软件对切片图中的空气相和基体进行分离，较为合适，可以较为方便的得到基体相。