本发明能够用来获得任何物体，主要为非金属物体的内部体积的精确的三维模型。
现有技术
使用具有特殊激光扫描仪的激光扫描系统来测量物体内部体积的方法是已知的。使用激光扫描测量物体的内部体积需要将扫描头放置在物体内部，并且还要有足够的空间用于扫描头移动。参见：http://www.nikon.com/products/instruments/lineup/industrial/3d_metrology/3d_scanner/lc。
在该旋转移动过程中，测量物体的内表面，随后组合所有图像并执行物体内部体积的三维模型的构建。激光扫描的缺点是不可能扫描物体内部体积的开口轮廓，并且还需要在测量的物体内有足够的体积量用于扫描头移动。此外，该操作是劳动密集型的，并且不能完全自动化。
此外，为了测量物体的内部体积，可以采用使用特殊测距仪的非接触式扫描，它结合了光学物镜和红外物镜(参见http://wikipedia-info.ru/dalnomer/)。该方法的特殊缺点是实际上不可能将测距仪的物镜放置在整个物体内部，因此所获得的物体内部体积的三维模型的质量很差。
测量物体内部体积的另一种方法是用硬化材料填充内部体积，随后破坏待测量的物体并通过非接触式方法和仪器测量方法获得物体内部体积的铸件以构建物体内部体积的三维模型。
并且，与测量物体内部体积的本发明方法最相关的现有技术被认为是一种使用计算机断层扫描仪直接扫描物体内部体积的方法。1972年，godfreyhounsfield和allancormack提出了对物体内部结构进行非破坏性分层检测的方法，他们因此发现共同获得了诺贝尔奖。该方法基于非接触式测量和随后对密度不同的材料的x射线辐射的衰减差异进行的计算机处理。
在每幅图像上，物体的所有材料均由基于其密度定义的图像的不同亮度值表示。对于通过计算机断层扫描方法显现的物体材料密度的视觉和计算评估，使用x射线辐射衰减的标度，其名称为hounsfield标度。它在监视器设备上的可视化反射是黑白图像光谱。与例如通过生物体的解剖结构的x射线辐射的衰减水平相对应的标度单位(“密度指数”-hennsfield单位)的范围为-1024至+3071，即4096度衰减。hounsfield标度的平均指标(0hu)对应于水的密度；标度的负值与气体(例如空气)相对应；正值对应于更致密的物质，例如塑料、玻璃和金属。
在扫描后获得的图像中，所有材料具有不同的成像亮度值。由于物体的内部体积中充满了空气，所以它是最亮的可见的。扫描之后，获得dicom格式的计算机文件的汇编，其中记录着结果。为了构建物体内部体积的三维模型，使用了一种作用于三维物体的软件。通过将获得的图像放在物体的不同的光密度滤波器和滤波器上，可以使不可破坏的物体组合起来，从而获得物体内部体积的三维模型。基于获得的三维模型来测量物体的内部体积。实际上，该体积的所有几何参数都能够在任何单位系统中测量。
最相关的现有技术的缺点是：
-不可能测量具有开口轮廓的内部体积(开放空间)的物体的内部体积，
-不可能准确测量含有金属元件和造成待构建的模型上出现伪影(异物)的其他物质的非金属物体的内部体积。含有各种金属结构元件的非金属物体的扫描导致如金属部件周围发光的情况。这种发光在获得的图像上显现为如蘑菇、圆形、金字塔的几何形状的伪影。这些伪影是干扰，使得难以精确测量内部体积，
-在存在上述伪影的情况下不可能自动检测物体的内部体积。这些伪影只能在随后的检查中手动移除，并且此操作带有改变初始三维模型本身的几何形状的风险。
技术实现要素：
基于上述内容，本发明的任务是创建一种测量物体内部体积的方法，该方法提供了自动创建物体的内部体积的三维模型，该物体包括具有开口轮廓的内部体积的物体，并且本发明的任务在于使得在测量物体特别是非金属物体的过程中伪影的影响最小化。
本发明的目的通过在扫描前物体的内部体积被填充有填充物，该填充物是可重复使用的填充物，并且填充物的放射密度不同于物体的放射密度。
本发明的实质在于使用专门选择的可重复使用的填充物来填充物体的内部体积以及随后在计算机断层扫描仪中将物体和填充物联合扫描。本申请中的“可重复使用的填充物”是指在测量完成后能够容易地从物体中取出并在随后的测量中使用的填充物。作为扫描的结果，获得了具有不同放射密度的所有材料的数字三维模型的集合，其与填充物的选择一起使得能够自动获得物体内部体积的精确三维模型，而不会损坏物体本身。
在本发明的优选实施例中，填充物的放射密度高于物体的放射密度。在本发明的另一个优选实施例中，填充物的放射密度低于物体的放射密度。在每幅图像中，物体和填充物的所有材料均由图像的不同亮度值表示，亮度值基于材料的密度确定。进行用于内部体积的填充材料的选择，使得在获得的图像中通过非重叠的亮度值来表示物体的密度和填充物的密度，即，x射线辐射的不同衰减值。这样的填充材料的选择使得在重建的三维模型中排除了填充物本身之外的所有物质并且能够自动检测待测量的物体的内部体积。
在优选实施例中，使用石英砂作为填充物。选择石英砂作为填充物允许将物体的外部三维模型与其内部体积的三维模型清晰地分离。
在本发明的另一优选实施例中，使用改性石英砂作为填充物。本申请中的“改性石英砂”是指具有附加成分(例如溶液剂)的砂子，其能够固定最初给定的形状。通过这种改性砂子，即使在物体的内部体积包括侧向和/或底部孔，砂子通过这些孔会容易地沉降，从而改变待测量物体的内部体积的边界，物体的内部体积也可以被完全填充。
在本发明的另一优选实施例中，在用填充物填充物体的内部体积之前，物体的内部体积的开口轮廓由至少一个塞子限制，其中至少一个塞子可以将填充物保持在物体的内部体积的边界之内。这使得可以准确地测量具有复杂形状的开口轮廓的物体的内部体积。
在本发明的优选实施例中，物体是非金属物体。这允许使用低辐射强度的计算机断层扫描仪，并且由于不存在来自金属物体本身的伪影，所以可以使用容量较低的计算单元。
附图说明
图1示出了待测量物体的外部轮廓，
图2以纵向截面示出了待测量物体，
图3示出了作为本发明的实施例的示例的具有复杂的内部形状的塑性制品的集合，
图4示出了获得的数字图像，
图5示出了获得的待测量物体的内部体积的三维数字模型。
具体实施方式
图1示出了塑性支管，该塑性支管的内部体积为待测量的对象。图2以纵向截面示出了相同的支管。可以明细看出，纵向截面的支管具有由支管材料1制成的外部轮廓，而在支管的连接处，支管内部体积的该轮廓是敞开的。为了进行支管的内部体积测量，其开口轮廓由至少一个塞子3限制，随后用填充物2填充分支管的内部体积，并且使用计算机断层扫描仪非接触地扫描支管。在非接触式扫描之后，从内部体积中取出填充物而不损坏支管，并且扫描结果用于构建支管的三维模型，在此基础上测量支管的内部体积。
本发明实施例的示例也被实现，用于测量具有复杂内部形状的塑性制品的内部体积(图3)。
石英砂被用作填充物。填充材料的选择是基于塑性件(从-800hu到+200hu)和石英砂(从+500hu到+2000hu)的放射性差异，这使得在使用计算机断层扫描仪时可以明确地区分物体的外部三维模型和其内部体积的三维模型。
使用振动台为实验选用的塑性物体填充石英砂，这样可以防止在填充物和待测量物体内表面接触的地方产生空气气泡。当测量具有开口轮廓(开放空间)的内部体积的物体时，使用带有石英砂的弹性容器作为塞子。如有必要，通过带有改性砂子的弹性容器在开口的地方进行表面矫正成形。
用砂子填充物体后，在来自toshiba公司(参见http://medical.toshiba.com/products/ct/aquilion-one-family/scalable-technology.php)的医疗计算机断层扫描仪上进行扫描。这些装置能够以非常高的分辨率对内部体积进行三维测量。另外，它们可以一次测量放置在长度为1750mm的托盘上的多个物体。
toshibaaquilion32断层扫描仪的扫描一览表：
-电压：120kv(精确)
-电流：放倒的瓶子上的电流由50ma增加到95ma，
-矩阵：512×512(精确)，
-视场(fov)：37.6×37.6cm(精确)，
-扫描部分的厚度：5mm(精确)，
-重建部分的厚度：1mm(精确)。
亨斯菲尔德标度数字：
-放倒的瓶子：530-750hu(大约)
-圆形立式瓶子：830-870hu(大约)
-椭圆形容器：780-850hu(大约)
-带螺纹的圆形立式瓶子：780-950hu(大约)
-带螺纹的椭圆形立式瓶子：800-940hu(大约)
-“飞机”模具：900-930hu(大约)
-“火车”模具：970-1020hu(大约)
-“卡车”模具：1000-1100hu(大约)
-“客车”模具：900-970hu(大约)。
扫描产生dicom格式的计算机文件的汇编。这些计算机文件的后续处理提供了物体内部体积的三维数字模型。
同时，在扫描被填充了内部体积的物体的过程中，获得物体的三维图像，三维图像没有来自金属元件的以蘑菇形、圆形等形状构建性地包含在物体中的伪影。没有伪影能够避免对模型进行手动修正，并且能够自动执行后续的计算机处理。为此，将扫描结果输入到对三维物体有效的软件中，加入密度滤波(大于400，并且小于1400)以及结合整体元素。结果，获得了被测量物体内部体积的完整的三维数字模型。
工业实用性
本发明的方法能够广泛应用于不同的工业领域，其关键在于对物体内部体积的精确测量而不破坏待测量的物体。
本发明的方法可主要应用于在制造中物体的内部体积的尺寸的自动控制，而且还可以用于鞋的内部体积自动测量和控制。