基于VTK和隨機(jī)序列吸附的水泥微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)建.pdf

1、水泥基材料作為主要的基本建設(shè)原材料之一,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、城市建設(shè)、水利以及海洋開發(fā)等工程建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用,在經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展中占有突出的地位。同時(shí),也越來越顯示出水泥制品在代鋼代木方面的優(yōu)越性。因此,水泥基材料性能的提高對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和保證國家建設(shè)意義重大。而水泥的微觀結(jié)構(gòu)對水泥的性能和性質(zhì)有著巨大的影響,因此對水泥微觀結(jié)構(gòu)的研究在提高水泥性能方面有著極其重要的作用。
　　 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,尤其是科學(xué)計(jì)算可視化

2、技術(shù)的發(fā)展,使得對水泥微觀結(jié)構(gòu)的研究成為可能。其中可視化工具包VTK(Visualization Toolkit)功能強(qiáng)大,使用方便,并且源代碼公開,是三維蘑構(gòu)領(lǐng)域的重要工具。本文基于Visual Studio2005開發(fā)平臺,使用先進(jìn)的可視化工具VTK來實(shí)現(xiàn)水泥顆粒的三維重構(gòu),并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合隨機(jī)序列吸附(RSA)方法,對水泥顆粒進(jìn)行分布,從而建立起水泥的微觀結(jié)構(gòu)模型。主要的研究內(nèi)容如下:
　　 第一,在進(jìn)行三維重構(gòu)之前,首

3、先要獲得水泥的二維斷層序列圖像。本文采用X射線斷層攝影技術(shù)獲得了水泥的若干層序列圖像,根據(jù)水泥二維圖像的特點(diǎn),我們使用閾值法和區(qū)域生長法對水泥的二維圖像進(jìn)行了處理,最終獲得了單個(gè)水泥顆粒的斷層序列圖像,為進(jìn)行水泥顆粒的三維重構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
　　 第二,本文利用光線投射算法繪制了水泥顆粒。首先將水泥的若干張二維斷層序列圖像讀入,然后分別采用VTK中提供的最大密度投影法和合成法這兩種光線投射算法對水泥顆粒進(jìn)行了三維重構(gòu),最終得到了真

4、實(shí)的水泥顆粒。實(shí)驗(yàn)表明,光線投射算法繪制的水泥顆粒效果較好,保留了許多細(xì)節(jié)信息,而且繪制速度較快,僅在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)便能完成。
　　 第三,研究了RSA算法的基本原理以及包圍盒的理念。針對目前實(shí)現(xiàn)RSA算法的方法存在的一些諸如三維物體分布難度大,計(jì)算量大,運(yùn)行速度慢等問題,以及水泥顆粒形狀的不規(guī)則性,本文提出一種新的實(shí)現(xiàn)RSA算法的方法。該方法的本質(zhì)是將三維的運(yùn)算降低到二維。先利用包圍盒技術(shù)對二維的水泥顆粒切片進(jìn)行處理,再在二維