專利名稱：材料內部組織結構的準三維立體圖像構成法的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種平面圖片的處理方法，尤其涉及利用平面圖片構成材料內 部組織結構的準三維立體圖像的方法。
背景技術：
常規技術圖形，如材料或者結構的內部微觀和宏觀組織圖，是一種彩色或
黑白的平面圖形。材料或結構的內部結構在X， Y，和Z三個方向上是不同的， 即使是各向同性材料或結構，也存在需要將三個方向的組織同時表達清楚的需 求。對于不同方向的結構說明，人們往往采用三張互不關聯的圖片來表示。雖 然有將三張圖片拼在一起的方法，但是因為缺乏立體感，也不符合人的立體觀 察習慣，因而不能真實表達材料或結構的內部組成，特別是組成物的空間相對 關系及方位。
現有的多圖片平面表示法和多張平面圖片堆砌法，在表達材料或結構的內 部組成方面，在確定方向或確定平面上具有直觀、清晰的優點，廣泛應用于科 學研究、新材料和新產品開發等領域的材料或結構的內部組織表達。但是對絕 大多數材料/結構來說，內部不同方向上的結構組成是不一樣的，存在很大差異。 平面表達法無法提供一個全視角的，整體的，反映材料或結構內部組織特征的 完整視圖。而中子衍射/散射方法和加速器X射線方法衍射一透射方法可以在很 大程度上彌補常規X射線衍射所得圖像的透入深度小、無法完成三維圖像構造 的缺點，可以形成小尺寸，中、低分辨率的三維圖像再造。但是除了樣品絕對 尺寸僅數毫米、分辨率低以外，測試過程復雜、成本高昂和設備稀少等也無法 使這類尖端技術推廣使用。
在金屬、陶瓷、高分子、石材、竹木以及其他工程材料或結構的產品研發、 鑒定、宣傳等科研、生產活動中，需要進行材料內部組織結構的設計、優化、 檢測、評價、以及廣告宣傳和產品樣本制作，常用平面圖形一二維照片表示法， 對內部組織結構具有方向性的材料或結構，采用多張平面圖片表示法，或多張 平面圖片堆砌法，在表達材料或結構的內部組織結構方面無法達到立體直觀、 完整清晰的效果。特別是對絕大多數材料或結構來說，內部不同方向上的結構 組成存在很大差異。平面表示法無法提供一個全視角的，整體的，反映材料或結構內部組織結構特征的完整視圖。也有一種在三個方向上分別取樣、直接堆 砌法來表達三維組織結構的方法，因所得圖像不符合人眼觀察的視角習慣，容 易導致觀察者對這種圖像表達的內部組織結構產生誤解，因而無法在工程和研 究中推廣使用。
發明內容
鑒于現有技術所存在的上述不足和實際需要，本發明旨在公開一種材料內 部組織結構的準三維立體圖像構成法，利用反映不同方位的組織特征的平面圖 片合成逼真的準三維立體圖片，真實而立體的反映了材料的內部組織結構。
本發明的技術解決方案是這樣實現的
一種材料內部組織結構的準三維立體圖像構成法，包括如下步驟
(1) 截取、制備標準樣品并確定和標記觀察平面在擬表達的材料或結構 中選擇有典型代表意義的區域，切割、制備一個以上共軸的平行六面體的標準 樣品，每個樣品上確定典型的觀察平面并作標記；所述觀察平面是指分別代表 所述材料或結構在至少3個不同特征方位上的組織結構特征的平面；
(2) 所述觀察平面在拍照前的表面處理將所述的觀察平面進行研磨、拋 光、侵蝕處理，使其表面達到可以拍照的狀態；
(3) 拍照以獲取3個以上不同平面上的二維平面圖片采用相同的典型倍 率拍照，獲得3個不同特征方位上的平面圖片；
(4) 將圖片輸入計算機并存儲；
(5) 將所述圖片作以篩選，選擇典型有代表性的三個不同方向的平面圖片， 利用常規圖像處理軟件將所述平面圖片進行合成獲得準三維立體圖像依據三 個平面圖片所代表的實際方位關系，按照透視學原理，經選區、剪裁、旋轉、 壓縮等處理過程將平面圖片合成為具有立體效果的準三維立體圖像。
根據材料內部組織結構特征及制樣技術水平的不同，可分別按下述兩種方 式進行上述準三維立體圖像的構成
其一單樣品法，其特征在于所述步驟(l)中，截取、制備一個標準樣品并 在此樣品上確定和標記代表三個不同特征方位的觀察平面。通常情況下，所述 構成法的步驟如下
(1)按照材料或結構的內部組織特征或顯示要求，確定材料樣品的三個具 有特征意義(正交或非正交)的主軸X， Y， Z， 一般情況下取相互垂直的三個主軸，并按垂直這三個方向的平面切割出一個立方體的標準樣品，尺寸大小以方 便操作為宜；
(2) 將三個相互垂直的觀察平面進行研磨，拋光、侵蝕處理，使其表面達 到可以拍照的狀態；
(3) 采用相同的放大倍數對三個觀察平面拍照，如l:l直接拍照、光學顯 微鏡或電子顯微鏡放大拍照，獲得三個特征方位上的平面照片或圖片；
(4) 將上述平面照片或圖片輸入計算機并存儲；
(5) 利用圖像處理軟件，將所述平面圖片進行合成獲得準三維立體圖像 如通過Photoshop、 Coredraw 、 Paint Brush等圖像處理軟件，依據三個平面 圖片所代表的實際方位關系，按照透視原理，經選區、剪裁、旋轉、壓縮等處 理過程將平面圖片合成為具有立體效果的準三維立體圖像。
其二普通制樣法，也稱多樣品法。與前述的單樣品法的不同在于，在所 述的步驟(1)中，在3個特征方位上截取、制備至少各一個標準樣品，每個標 準樣品上標記特征方向作為觀察平面，所述的三個觀察平面所代表的材料或結 構的方位是不重合的，即在擬表達的材料或結構中選擇具有代表性的區域，切 割、制備標準樣品，典型的如在立方體三個主軸上的金相顯微樣品，每個樣品 確定一個特定觀察平面并作以標記，如X、 Y、 Z，每個平面代表一個互不重復的 方向；其余的步驟同前述單樣品法。
與現有技術相比，按照本發明所述的構成法制成的準三維立體圖像，具有 逼真的立體效果，并可真實的反映樣品內部的組織結構特征及其內部組織結構
單元之間的空間關系、分布方式等信息，可廣泛應用于各種材料的宏觀和微觀 組織的立體表征，如金屬、陶瓷、高分子材料、石材、竹木以及其他工程材料， 用于材料檢測、評價、廣告宣傳和產品樣本等領域。
本發明附圖4張，其中
圖1 圖3分別為標準樣品在相互垂直的三個方向上的截面的電子顯微鏡 圖，分別放大了 2000倍；
圖4是本發明所述的方法構成的準三維立體圖像，同樣放大2000倍。
具體實施例方式
分別攝取擬表達的金屬材料的表面或內部剖面的三個正交截面上的相同放大倍數或縮小比率的平面圖片，在此利用電子顯微鏡放大2000倍，可在三個互 成90度夾角(即正交)的方向上獨立取樣，經表面處理后攝取照片，也可以在 選取一個試樣上的三個互相垂直的表面，以表面處理后各自攝取圖片，如圖1
圖3所示；將上述平面圖片輸入計算機；選定三個方向中的一個如X方向，作 為正視方向； 一個如Y方向，作為俯視方向；第三個如Z方向，作為側視方向 (如右視)，用Photoshop按照透視原理的要求，經過選區、剪裁、旋轉、壓縮 等過程合成準三維的立體圖像，如圖4所示。
權利要求
1. 一種材料內部組織結構的準三維立體圖像構成法，包括如下步驟(1)截取、制備標準樣品并確定和標記觀察平面在擬表達的材料或結構中選擇有典型代表意義的區域，切割、制備1個以上共軸的平行六面體的標準樣品，每個樣品上確定典型的觀察平面并作標記；所述觀察平面是指分別代表所述材料或結構在至少3個不同的特征方位上的組織結構特征的平面；(2)所述觀察平面在拍照前的表面處理將所述的觀察平面進行研磨、拋光、侵蝕處理，使其表面達到可以拍照的狀態；(3)拍照以獲取3個以上平面圖片采用相同的典型倍率拍照，獲得3個以上不同特征方位上的平面圖片；(4)將圖片輸入計算機并存儲；(5)將所述圖片作以篩選，選擇典型有代表性的三個以上不同方位的平面圖片，利用圖像處理軟件將所述平面圖片進行合成獲得準三維立體圖像依據三個平面圖片所代表的實際方位關系，按照透視原理，經選區、剪裁、旋轉、壓縮等處理過程將平面圖片合成為具有立體效果的準三維立體圖像。
2、 根據權利要求l所述的材料內部組織結構的準三維立體圖像構成法，其特征在于所述步驟(l)中，截取、制備一個標準樣品并在此樣品上確定和標記代 表三個不同特征方位的觀察平面。
3、 根據權利要求l所述的材料內部組織結構的準三維立體圖像構成法，其 特征在于所述步驟(1)中，截取、制備3個標準樣品，每個標準樣品上標記一個觀察平面，所述的三個觀察平面分別代表三個不同特征方位。
4、 根據權利要求2或3所述的材料內部組織結構的準三維立體圖像構成法， 其特征在于所述的標準樣品是立方體，所述三個不同方位的觀察平面兩兩垂直。
全文摘要
本發明涉及一種材料內部組織結構的準三維立體圖像構成法，包括如下步驟取樣，確定3個以上觀察平面并分別拍攝平面照片或圖片，輸入計算機后利用通用圖像處理軟件并根據平面圖片的實際位置關系和透視原理合成準三維立體圖像。相比現有技術，本發明具有逼真的立體效果，并可真實的反映樣品內部的組織結構特征及其內部組織結構單元之間的空間關系、分布方式等信息，可廣泛應用于各種材料的宏觀和微觀組織的立體表征，如金屬、陶瓷、高分子材料、石材、竹木以及其他工程材料，用于材料檢測、評價、廣告宣傳和產品樣本等領域。
文檔編號G06T7/00GK101271586SQ20081001082
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月31日 優先權日2008年3月31日
發明者權高峰 申請人:大連交通大學