基于CT扫描图像的MEMS结构重构与检测方法

摘要

本发明提出了一种基于CT扫描图像的MEMS结构的三维重构与检测方法，以解决现有检测手段检测环境要求高、不能反应其三维形貌的问题，同时保证了MEMS的无损检测。本方法首先采用工业CT技术扫描得到MEMS器件的系列图像，然后进行图像处理并得到其体数据，根据体数据进行表面模型重建，得到MEMS器件的表面三角网格模型。然后对表面模型进行修复，识别并提取其特征信息将器件模型的不同特征划分为不同的特征块，最后对划分好的特征块进行拟合，提取特征参数并导出数据接口文件。通过以上技术手段，实现了MEMS结构的三维尺度结构的准确检测。

主权项

一种基于CT 扫描图像的MEMS 结构三维重构与检测方法，其特征在于：基于工业CT扫描技术，采集到MEMS 微机械结构的断层扫描图像，进行图像处理后将图像重建为三维表面模型，通过四面体剖分技术将表面模型重构为实体模型，对实体模型进行分块，提取其特征，进行特征识别和拟合，最后得到MEMS 的参数并导入力学分析软件进一步分析其力学特性，包括以下步骤：(1) 根据MEMS 元件的结构特点，选择好扫描平面，用CT 扫描设备对元件进行断层扫描，得到MEMS 元件的断层扫描图像；(2) 将所述的断层扫描图像进行图像处理，过滤图像中的噪音点，同时进行滤波，选择合适的阈值进行二值化处理，得到MEMS 的点云体数据；(3) 得到所述的点云体数据后，对体数据进行分组，形成体单元，将其输入到MC(Marching Cubes) 算法中，进行三维表面网格模型的重建，得到表面模型；定义接近于正三角形的三角网格为质量好的网格，优化模型面片质量；(4) 表面模型修复优化，检查建立的表面模型，找出其中的破损处，用孔洞修补方法对其进行修复，并优化三角面片的质量；(5) 四面体剖分，将优化好的三角面片数据文件剖分成*.node 文件、*.face 文件、*.neigh 文件、*.smesh 文件和*.ele 文件；(6) 根据不同位置的点的特征值的特点进行边界提取，首先采用基于特征边缘的方法对模型进行分块，将不同的特征部分区分开，提取出每个特征面的数据点，根据提取出的点的特征值来判断曲面的类型，并将提取出的边界连接为连续的曲线，由边界曲线为基础进行模型划分；(7) 采用最小二乘方法首先对划分好的模型进行特征识别，确定其特征类型，然后根据不同的特征类型，有针对性的对数据进行特征拟合，确定各特征的相关参数，得到形状轮廓的检测结果数据；(8) 写出数据接口文件，导入三维建模软件和力学分析软件分别进行模型分析和力学特性分析。