X-rayCT图像断层匹配的测试装置及断层匹配方法制造方法及图纸

一种X

【技术实现步骤摘要】
X
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rayCT图像断层匹配的测试装置及断层匹配方法


[0001]本专利技术涉及X
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rayCT图像断层匹配的测试装置及断层匹配方法，属于材料细观结构监测


技术介绍

[0002]工业CT技术是现阶段土木工程材料研究领域普遍采用的无损检测技术，可以实现材料内部结构、破坏裂缝、孔隙分布的高精度探测。利用该项技术进行损伤试验前后X
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rayCT断层图像的对比分析，进而研究土木工程材料的裂隙发展、疲劳/冻融损伤、介质扩散/结晶，以及孔隙堵塞/变形等特征，是现阶段该领域的研究热点。其中，试件损伤前后同一断面X
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rayCT图像的准确判断和获取是决定断层图像匹配精度和土木工程材料细观结构演变准确表征的关键。
[0003]目前X
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rayCT图像断层匹配方法多采用人工对比的方式，具有极大的主观性，误差较大。特别是对于相对均质的砂石材料而言，断层扫描图像差异人眼难以分辨，通过人工进行图像匹配极为困难。此外，由于缺乏夹具对试件的固定，在多次扫描过程中，难以保证试件在扫描室内处于同一位置，而试件的方位、转向、以及倾斜程度会给后期断层图像的处理带来更多的误差干扰。
[0004]因此，有必要设计针对土木工程材料X
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rayCT断层扫描技术的试验夹具，保证试件的扫描位置固定，并提出断层图像的匹配算法，降低材料细观结构分析误差。

技术实现思路

[0005]针对现有X
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rayCT图像断层匹配方法中，由于试件的状态无法在多次扫描中保持一致会对断层匹配造成干扰的问题，本专利技术提供一种X
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rayCT图像断层匹配的测试装置及断层匹配方法。
[0006]本专利技术的一种X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，包括上端板、下端板、四个竖直支撑杆和两个斜向标记杆，
[0007]四个竖直支撑杆均匀设置并支撑在上端板和下端板之间，上端板、下端板及四个竖直支撑杆形成的内部空间用于安装扫描试件，扫描试件与上端板和下端板之间分别通过固定件进行方位固定；
[0008]相邻的三个竖直支撑杆中，每相邻的两个竖直支撑杆之间设置一个斜向标记杆，两个斜向标记杆的斜度相同。
[0009]根据本专利技术的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，上端板和下端板均为正方形，四个竖直支撑杆对应正方形四个角的位置固定。
[0010]根据本专利技术的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，上端板和下端板之间的距离与扫描试件的高度匹配。
[0011]根据本专利技术的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，所述固定件包括设置在扫描试件上的夹片和对应设置在上端板和下端板上的夹片槽，夹片与夹片槽插接固定。
[0012]根据本专利技术的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，夹片为六个，其中前三个位于扫描试件靠近上端面处侧壁圆周四分位位置中的三个位置点，后三个位于扫描试件靠近下端面处侧壁圆周上，与所述前三个的位置相对应；
[0013]夹片槽为六个，其中前三个设置于上端板上，后三个设置于下端板上，每个夹片槽内对应插接一个夹片，并且夹片槽与相邻两个竖直支撑杆之间中线的位置相对应。
[0014]根据本专利技术的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，所述夹片的厚度为1.5mm，夹片槽的宽度为2mm。
[0015]根据本专利技术的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，所述固定件为铁制或不锈钢制。
[0016]本专利技术的一种X
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rayCT图像断层匹配方法，基于所述的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置实现，包括，
[0017]首先，将初始状态的扫描试件安装于所述测试装置内，进行基准断层扫描，获得基准断层扫描图像；
[0018]然后，取出初始状态的扫描试件进行损伤试验；
[0019]再将损伤试验后的扫描试件安装于所述测试装置内，进行损伤后断层扫描，获得损伤后断层扫描图像；
[0020]在基准断层扫描图像中，通过每个斜向标记杆与相邻的两个竖直支撑杆的距离，计算基准断层扫描图像处于扫描试件高度位置的基准高度标记值；
[0021]再对损伤后断层扫描图像通过每个斜向标记杆与相邻的两个竖直支撑杆的距离，计算损伤后断层扫描图像处于扫描试件高度位置的损伤高度标记值；
[0022]对于选定的基准断层扫描图像，在损伤后断层扫描图像中寻找与基准高度标记值最接近的损伤高度标记值对应的初选损伤后断层扫描图像；
[0023]再按位置关系以初选损伤后断层扫描图像为基准，在上下两个方向各选定K张损伤后断层扫描图像，构成匹配图像库；K为正整数；
[0024]对匹配图像库中的每张损伤后断层扫描图像分别与选定的基准断层扫描图像进行灰度均方差计算，将计算结果最小值对应的损伤后断层扫描图像作为选定的基准断层扫描图像的匹配图像。
[0025]根据本专利技术的X
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rayCT图像断层匹配方法，基准高度标记值的计算方法包括：
[0026][0027]式中H
i
为基准高度标记值，x
1i
为基准断层扫描图像中第一根斜向标记杆与相邻一侧竖直支撑杆的距离，x
2i
为基准断层扫描图像中第一根斜向标记杆与相邻另一侧竖直支撑杆的距离，y
1i
为基准断层扫描图像中第二根斜向标记杆与相邻一侧竖直支撑杆的距离，y
2i
为基准断层扫描图像中第二根斜向标记杆与相邻另一侧竖直支撑杆的距离；式中i为基准断层扫描图像的序号。
[0028]根据本专利技术的X
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rayCT图像断层匹配方法，灰度均方差计算的方法包括：
[0029]对于匹配图像库中的损伤后断层扫描图像H
d，j
与选定的基准断层扫描图像H
p，i
的灰度均方差RASE
j
为：
[0030][0031]式中N为像素个数，P
d,j,n
为损伤后断层扫描图像H
d，j
第n个像素点处的灰度值，P
p,i,n
为基准断层扫描图像H
p，i
第n个像素点处的灰度值；j为损伤后断层扫描图像的序号。
[0032]本专利技术的有益效果：本专利技术适用于土木工程材料细观结构监测及研究。它通过设计的测试装置来固定扫描试件的扫描位置，通过斜向标记杆为试件断层图像提供高度标记；同时，依据扫描图像高度标记和灰度均方差计算，提出了断层图像的匹配算法。由此实现了X
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rayCT图像的高精度匹配计算。
[0033]本专利技术装置可以实现对扫描试件的位置固定，确保不同批次扫描试件的扫描方位相同，并利用断层匹配算法，计算断层图像的相对高度和图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，其特征在于，包括上端板(1)、下端板(2)、四个竖直支撑杆(3)和两个斜向标记杆(4)，四个竖直支撑杆(3)均匀设置并支撑在上端板(1)和下端板(2)之间，上端板(1)、下端板(2)及四个竖直支撑杆(3)形成的内部空间用于安装扫描试件，扫描试件与上端板(1)和下端板(2)之间分别通过固定件进行方位固定；相邻的三个竖直支撑杆(3)中，每相邻的两个竖直支撑杆(3)之间设置一个斜向标记杆(4)，两个斜向标记杆(4)的斜度相同。2.根据权利要求1所述的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，其特征在于，上端板(1)和下端板(2)均为正方形，四个竖直支撑杆(3)对应正方形四个角的位置固定。3.根据权利要求1或2所述的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，其特征在于，上端板(1)和下端板(2)之间的距离与扫描试件的高度匹配。4.根据权利要求3所述的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，其特征在于，所述固定件包括设置在扫描试件上的夹片(5)和对应设置在上端板(1)和下端板(2)上的夹片槽(6)，夹片(5)与夹片槽(6)插接固定。5.根据权利要求4所述的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，其特征在于，夹片(5)为六个，其中前三个位于扫描试件靠近上端面处侧壁圆周四分位位置中的三个位置点，后三个位于扫描试件靠近下端面处侧壁圆周上，与所述前三个的位置相对应；夹片槽(6)为六个，其中前三个设置于上端板(1)上，后三个设置于下端板(2)上，每个夹片槽(6)内对应插接一个夹片(5)，并且夹片槽(6)与相邻两个竖直支撑杆(3)之间中线的位置相对应。6.根据权利要求5所述的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，其特征在于，所述夹片(5)的厚度为1.5mm，夹片槽(6)的宽度为2mm。7.根据权利要求6所述的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置，其特征在于，所述固定件为铁制或不锈钢制。8.一种X
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rayCT图像断层匹配方法，基于权利要求1至7所述的X
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rayCT图像断层匹配的测试装置实现，其特征在于包括，首先，将初始状态的扫描试件安装于所述测试装置内，进行基准断层扫描，获得基准断层扫描图像；然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福军，徐慧宁，石浩，李恒祯，栗诗源，张子寒，秦智强，周宇，余宏伟，郑直，冷滨滨，张伟建，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学哈尔滨正罡科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：