一种材料密度均匀性分布测量方法、系统及设备与流程

本发明涉及无损检测，特别涉及一种材料密度均匀性分布测量方法、系统及设备。

背景技术：

1、材料的制备工艺及性能一直以来是材料学领域中的研究热点之一，其中材料的整体密度一直是一项重要研究内容。但是对密度均匀性，特别是密度均匀性的分布规律研究较少。材料的密度均匀性及其分布规律十分重要，会直接影响材料力学性能的均匀性，进而影响材料的使用效果。

2、目前，获得材料密度均匀性的方法主要有两种：

3、第一种方法是先对材料进行线切割取样，然后利用阿基米德排液法测量各切割部分的密度，从而获得材料的密度均匀性。该方法虽简单易行，但是是一种破坏性的方法，会直接影响材料后续的使用性能，且只能抽样或者对平行件进行测量，无法对所有材料样品进行百分之百的检测。此外，该方法不适用于化学性质活泼且无法使用阿基米德排液法测量密度的材料。

4、另一种方法是采用工业射线层析检测技术获得层析图像，然后将层析图像按照一定约束划分为不同网格区域，得出整个层析图像的灰度平均值、每个网格区域灰度值与平均值之间的灰度差异百分比，统计出密度最大点、密度最小点、密度变化率最大区域。但是该方法是基于二维ct图像的，如果想要获得材料全局的密度均匀性及其分布需要获得大量二维ct图像，时间和经济成本非常高，因此，无法快速、高效地实现对整个材料的全局密度均匀性及其分布的检测。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种材料密度均匀性分布测量方法、系统及设备，用以无损、快速、准确地测量材料全局密度均匀性及获得精细密度均匀性分布规律。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种材料密度均匀性分布测量方法，包括：

4、采用透射式微焦点ct检测技术获取待检测材料样品不同角度下的透射投影图像；

5、对所述透射投影图像进行三维体素级重建，获得三维ct模型；

6、基于所述三维ct模型，对所述待检测材料样品进行灰度分布统计分析，得到所述待检测材料样品的全局密度均匀性；

7、基于所述三维ct模型，将所述待检测材料样品剖分成多个部分，分别对各所述部分进行灰度分布统计分析，得到各所述部分的密度均匀性；

8、通过对比不同部分的密度均匀性确定所述待检测材料样品的密度均匀性分布情况。

9、可选地，在对所述透射投影图像进行三维体素级重建，获得三维ct模型之后，还包括：

10、对所述三维ct模型进行去噪、散射校正和射束硬化校正处理。

11、可选地，基于所述三维ct模型，对所述待检测材料样品进行灰度分布统计分析，得到所述待检测材料样品的全局密度均匀性，具体包括：

12、基于所述三维ct模型，对所述待检测材料样品进行灰度分布统计分析，得到所述待检测材料样品的灰度分布直方图；

13、基于所述待检测材料样品的灰度分布直方图获得所述待检测材料样品的整体灰度平均值和整体灰度标准差；

14、基于所述整体灰度平均值以及所述整体灰度标准差计算所述待检测材料的全局密度均匀性。

15、可选地，基于所述三维ct模型，将所述待检测材料样品剖分成多个部分，分别对各所述部分进行灰度分布统计分析，得到各所述部分的密度均匀性，具体包括：

16、基于所述三维ct模型，将所述待检测材料样品剖分成多个部分，分别对各所述部分进行灰度分布统计分析，得到各所述部分的灰度直方图；

17、基于各所述部分的灰度直方图获得各所述部分的灰度平均值和灰度标准差；

18、基于各所述部分的灰度平均值和灰度标准差计算各所述部分的密度均匀性。

19、本发明还提供了一种材料密度均匀性分布测量系统，包括：

20、透射投影图像获取模块，用于采用透射式微焦点ct检测技术获取待检测材料样品不同角度下的透射投影图像；

21、重建模块，用于对所述透射投影图像进行三维体素级重建，获得三维ct模型；

22、全局密度均匀性确定模块，用于基于所述三维ct模型，对所述待检测材料样品进行灰度分布统计分析，得到所述待检测材料样品的全局密度均匀性；

23、各部分密度均匀性确定模块，用于基于所述三维ct模型，将所述待检测材料样品剖分成多个部分，分别对各所述部分进行灰度分布统计分析，得到各所述部分的密度均匀性；

24、密度均匀性分布情况确定模块，用于通过对比不同部分的密度均匀性确定所述待检测材料样品的密度均匀性分布情况。

25、本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述材料密度均匀性分布测量方法。

26、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述材料密度均匀性分布测量方法。

27、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

28、本发明提供了一种材料密度均匀性分布测量方法、系统及设备，该方法包括：采用透射式微焦点ct检测技术获取待检测材料样品不同角度下的透射投影图像；对所述透射投影图像进行三维体素级重建，获得三维ct模型；基于所述三维ct模型，对所述待检测材料样品进行灰度分布统计分析，得到所述待检测材料样品的全局密度均匀性；基于所述三维ct模型，将所述待检测材料样品剖分成多个部分，分别对各所述部分进行灰度分布统计分析，得到各所述部分的密度均匀性；通过对比不同部分的密度均匀性确定所述待检测材料样品的密度均匀性分布情况。本发明能够高效的得到材料的全局和局部密度不均匀性，且本发明不存在切割等破坏性行为，得到的材料的密度均匀性及其分布规律是完全在无损的情况下，并不影响材料后续的使用。本发明特别适用于化学活性高，无法采用阿基米德排液法测量密度的材料。

技术特征：

1.一种材料密度均匀性分布测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的材料密度均匀性分布测量方法，其特征在于，在对所述透射投影图像进行三维体素级重建，获得三维ct模型之后，还包括：

3.根据权利要求1所述的材料密度均匀性分布测量方法，其特征在于，基于所述三维ct模型，对所述待检测材料样品进行灰度分布统计分析，得到所述待检测材料样品的全局密度均匀性，具体包括：

4.根据权利要求1所述的材料密度均匀性分布测量方法，其特征在于，基于所述三维ct模型，将所述待检测材料样品剖分成多个部分，分别对各所述部分进行灰度分布统计分析，得到各所述部分的密度均匀性，具体包括：

5.一种材料密度均匀性分布测量系统，其特征在于，包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行权利要求1-4中任一项所述的材料密度均匀性分布测量方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的材料密度均匀性分布测量方法。

技术总结
本发明公开了一种材料密度均匀性分布测量方法、系统及设备。该方法包括：采用透射式微焦点CT检测技术获取待检测材料样品不同角度下的透射投影图像；对透射投影图像进行三维体素级重建，获得三维CT模型；基于三维CT模型，对待检测材料样品进行灰度分布统计分析，得到待检测材料样品的全局密度均匀性；基于三维CT模型，将待检测材料样品剖分成多个部分，分别对各部分进行灰度分布统计分析，得到各部分的密度均匀性；通过对比不同部分的密度均匀性确定待检测材料样品的密度均匀性分布情况。本发明能够高效的得到材料的全局和局部密度不均匀性，且本发明得到的材料的密度均匀性及其分布规律是完全在无损的情况下，并不影响材料后续的使用。

技术研发人员：常丁月,熊鹏辉,何晖,王鹍,寇化秦,陈军
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12