金屬斷口的三維重建.pdf

1、隨著斷裂學(xué)科的發(fā)展，金屬斷口分析在材料斷裂失效分析中占有越來(lái)越重要的位置。目前，人們大多采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察斷口，但斷口表面屬于非平面表面，僅根據(jù)某一截面的二維參量去估計(jì)復(fù)雜的三維斷口特性顯然是不全面的。所以本文以單幅二維金屬斷口SEM圖像為研究對(duì)象，利用三維重建技術(shù)恢復(fù)出斷口的三維形貌，為進(jìn)一步全面定量分析斷口組織結(jié)構(gòu)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　本文采用三維重建技術(shù)中的從陰影恢復(fù)形狀法(SFS算法)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬斷口的重建。傳統(tǒng)

2、的SFS法大多是以Lambertian反射模型為基礎(chǔ)，在光源方向已知和假設(shè)物體表面光滑等條件下進(jìn)行，但這些假設(shè)不符合金屬斷口的實(shí)際情況，因此直接采用基于Lambertian反射模型的傳統(tǒng)重建算法顯然得不到真實(shí)的斷口三維形貌。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本論文以定量分析金屬斷口為應(yīng)用背景，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的三維重建這一熱點(diǎn)問(wèn)題，進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，在分析和總結(jié)現(xiàn)有各種SFS方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究了二種改進(jìn)的斷口SEM圖像的三維重建算法。

3、本文根據(jù)電鏡成像機(jī)理和金屬斷口的分形特點(diǎn)，建立了基于有限元的反射模型和基于SEM圖像的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反射模型，構(gòu)造了表征分形特性的分形約束條件，并將高度分形插值函數(shù)引入到有限元模型中，以克服傳統(tǒng)線形插值過(guò)于光滑的缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明較傳統(tǒng)SFS法，本文兩種算法有效的降低了重建誤差，并很好的展現(xiàn)出粗糙斷口表面的細(xì)節(jié)特征。相比之下，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重建方法效果最佳。
　　本項(xiàng)目將斷口表面分析由二維提高到三維，顯著提高了材料表面分析水平，無(wú)疑，這對(duì)斷