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导入和图像处理系列模块
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导入和图像处理系列模块
二维与三维图像的数据导入与图像处理 —— 追求最佳效果的极致质量
GeoDict 软件的"导入和图像处理"模块系列，为用户提供了从真实材料的二维/三维扫描图像出发，构建可用于分析与仿真的"数字孪生"的完整工具链。该系列包含两个核心模块：ImportGeo-Vol（三维图像的导入、处理与分割）与 ImportGeo-CAD（CAD 几何模型的导入与体素化转换）。
一、ImportGeo-Vol —— 三维图像的导入、处理与分割
模块简介
ImportGeo-Vol 可以将通过显微CT（micro-CT）、CT、聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）或同步辐射等技术采集到的真实材料三维图像，转换为"数字材料"（即数字孪生）。在生成的数字孪生体中，每个体素（voxel）都被赋予了明确的材料相属性，这正是 GeoDict 后续开展材料分析与仿真计算的基础。
图像处理工作流程始于图像的导入——可以是 *.raw 等三维图像文件格式，也可以是 .png、.tif 等二维图像序列。导入完成后，图像可通过一系列图像处理步骤进行质量提升。ImportGeo-Vol 提供了完整的图像处理解决方案，内置先进的图像滤波技术，包括用于降噪的非局部均值滤波（non-local means filter），以及专门用于消除 FIB-SEM 图像中"帘状伪影"（curtaining）等特有瑕疵的专用算法。图像处理流程的最后一步是图像分割，ImportGeo-Vol 提供的分割方法涵盖从简单的自动全局阈值分割,到基于神经网络的先进AI分割方案。
ImportGeo-Vol 在处理大型三维数据集时具有极高的效率与速度，同时内存占用极低。通过将传统先进的图像滤波技术与前沿的AI滤波、分割技术相结合，ImportGeo-Vol 成为材料科学领域图像处理任务的理想之选。
完成图像处理与分割后，用户可结合 GeoDict 的其他模块开展深入的材料分析：使用 PoroDict 进行孔隙空间分析，使用 MatDict 检视各材料相，使用 GrainFind 分析颗粒介质，使用 FiberFind 分析非织造材料及纤维增强复合材料。此外，还可通过 GeoDict-AI 自定义训练专属神经网络，以应对三维图像分析中几乎任何类型的任务。
核心功能
1. 图像导入
ImportGeo-Vol 支持导入种类广泛的标准图像文件格式（可含8位、16位或32位数据），包括：
- *.raw（三维二进制整型数据）
- *.vol（三维二进制浮点数据）
- *.grw（GeoDict 原始数据格式）
- *.rek（Fraunhofer EZRT 体数据）
- *.txm（蔡司三维图像）
- *.am（Avizo 二进制体素数据）
- *.vox（WiseTex 文件）
- .dcm、.dmz、*.zip（DICOM 文件）
- .tiff、.tif（三维图像或二维图像堆栈）
- .png、.jpg 等（二维图像堆栈）
此外，所有 GeoDict 自有格式文件均可直接读取并用于后续图像处理。
2. 图像处理：滤波与质量提升
导入的图像可利用 ImportGeo-Vol 强大的图像滤波与处理工具进行优化，主要功能包括：
- 尺寸调整：裁剪、嵌入、缩放、降采样等
- 图像对齐：（自动）旋转、错切、（自动）拉直、镜像、维度置换、切片对齐、图像配准等
- 灰度调整：对比度增强、闪烁校正、亮度校正等
- 图像滤波：非局部均值滤波、中值滤波、锐化、高斯滤波、形态学操作、分水岭算法、环形伪影消除等
- 提供 Python 接口以支持自定义图像滤波器
- 支持通过 GeoDict-AI 训练的自定义AI图像滤波器
- FIB-SEM 专用滤波：切片对齐、切片厚度调整、帘状伪影滤波等
- 支持等值面（iso-surface）网格导出
3. 图像分割
图像分割是图像处理流程中至关重要的一步，决定了每个体素归属的材料相或组分。由此得到的数字材料（数字孪生体）是 GeoDict 中绝大多数数字材料设计工作流的基石。
ImportGeo-Vol 提供了丰富的分割与阈值处理功能：
- 全局手动阈值分割
- 自动全局 Otsu 与 K-means 阈值分割、局部 Otsu 阈值分割
- 多相分割
- 滞后阈值分割（Hysteresis thresholding）
- 分水岭图像标注
- 基于提升树（Boosted Tree）、随机森林（Random Forest）、2D-UNet 与 3D-UNet 的AI分割
- 便捷的训练图像标注功能、魔术笔刷等
- 便捷的结果预览与继续训练功能
- 可保存与加载已训练模型
- 支持多输入通道与多材料相的联合训练
二、ImportGeo-CAD —— CAD 数据的导入与转换
模块简介
ImportGeo-CAD 模块用于导入 CAD 格式（*.stl）的几何模型，并将 CAD 模型转换为 GeoDict 的体素（三维像素）结构，最终目标是使 GeoDict 强大的仿真能力能够应用于CAD模型之上。
导入 GeoDict 的 CAD 零件原型可用于：
- 流动仿真
- 力学性能仿真
- 分析与几何形状相关的材料性能
核心功能
在导入前，用户可对相关参数进行调整，例如离散化步长（体素边长）、几何体原点，以及长度单位（米、毫米、微米）。
用户可以选择以下导入方式：
- 仅导入体素（三维像素）
- 仅导入表面
- 同时导入体素与表面
*.stl 表面加载完成后，多种 CAD 功能随即可用，例如三角化视图、面视图、点视图以及透明模式。
配套模块需求
- 使用本模块需配套安装 GeoDict Base（基础功能包）。
- GeoDict 计算得到的结果可导入其他行业常用软件以支持后续开发流程。为此，GeoDict 提供了对接常见 CAD 格式与仿真环境的导出扩展模块，例如：
- ExportGeo-CAD
- ExportGeo-Fluent
- ExportGeo-Abaqus
三、模块联动 —— 常与 ImportGeo-Vol 搭配使用的模块
| 类别 | 相关模块 |
|---|---|
| 图像处理与图像分析 | ImportGeo-CAD |
| 材料分析 | GrainFind、FiberFind、PoroDict + MatDict |
| 建模与设计 | GrainGeo、FiberGeo、FoamGeo、PleatGeo、WeaveGeo、PaperGeo |
| 仿真与预测 | FlowDict、ConductoDict、DiffuDict、FilterDict、BatteryDict、SatuDict |
（具体适用模块需结合实际应用场景确定）
如需了解更多信息或申请试用授权，欢迎联系覃思科技。
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关键词： 导入和图像处理系列模块
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