一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法，包括以下步骤：S1：采用摄像头录制3D打印机，获取图像；S2：裁剪图像四周数据，得到裁剪图像；S3：对裁剪图像去噪，得到去噪图像，分为前景图像和背景图像；S4：进行二值化处理；S5：扫描二值化图像的像素，将像素相同的组件分组，得到连通组件；S6：检测连通组件的轮廓是否连通，若连通则未发生断丝，若非连通则可能发生断丝；S7：判断可能发生断丝的连通组件的高度，若增加则发生断丝，若未增加则未发生断丝。本发明专利技术的3D打印断丝判定方法能够及时判定异常情况的发生，以免浪费3D打印材料和打印时间，提高了打印效率和良品率，能更好的提升用户体验。

A fast judgment method of 3D printing broken wire based on image processing

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法
本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法。
技术介绍
3D打印制作模型是3D打印平台和喷头不断运动的过程中，从喷嘴中吐出来的料丝在平台上一层层叠加成型的过程。在整个3D打印的漫长过程中，当发生断料、打印喷头堵塞以及局部温度过高都会造成3D打印断丝情况的发生，若断丝情况未被及时发现，对模型和3D打印平台都会造成伤害，并且浪费3D打印材料和打印时间。基于以上情况，本专利技术提出了一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决3D打印断丝未被及时发现的问题，提出了一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法。本专利技术的技术方案是：一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法，包括以下步骤：S1：采用摄像头录制3D打印机，获取初始图像；S2：根据摄像头的分辨率裁剪初始图像四周数据，保留中心数据，得到裁剪图像；S3：对裁剪图像进行去噪处理，得到去噪图像，并根据去噪图像的灰度特性将其分为前景图像imgn和背景图像pattern；S4：对前景图像imgn和背景图像pattern进行二值化处理，得到二值化图像；S5：扫描二值化图像的每个像素，根据连通组件算法将像素相同的组件分组，得到3D打印模型连通组件；S6：检测3D打印模型连通组件的轮廓是否连通，若轮廓为连通状态则未发生断丝，若轮廓为非连通状态则可能发生断丝；S7：判断可能发生断丝的3D打印模型连通组件的高度是否增加，若增加则发生断丝，若未增加则未发生断丝，完成3D打印断丝快速判定。本专利技术的有益效果是：在长时间进行的3D打印的过程中，一旦出现断丝的情况，本专利技术的3D打印断丝判定方法能够及时判定异常情况的发生，以免浪费3D打印材料和打印时间，提高了打印效率和良品率，能更好的提升用户体验。进一步地，步骤S1中，摄像头采用2.8mm定焦，视场角为63°。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，摄像头的成像覆盖范围广，能完整录制3D打印机并获得初始图像。进一步地，步骤S3中，通过高斯滤波法对裁剪图像进行去噪处理。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，图像文件中的噪声是一种随机变量，特点是变量总和平均值为0，所以利用高斯滤波法去除噪声，能最大限度地减少噪声的影响。进一步地，步骤S4包括以下子步骤：S41：根据前景图像imgn和背景图像pattern得到去除背景图像auxn，并得到其前景像素点数和后景像素点数；去除背景图像auxn的计算公式为：auxn＝pattern-imgnS42：根据前景点数和后景点数计算去除背景图像auxn的总平均灰度u，总平均灰度u的计算公式为：u＝ω0μ0+ω1μ1其中，ω0为前景像素点数占去除背景图像auxn像素点数的比例，μ0为前景像素点数的平均灰度；ω1为后景像素点数占去除背景图像auxn像素点数的比例，μ1为后景像素点数的平均灰度；S43：根据总平均灰度u计算3D打印过程中不同时刻的类间方差g，得到类间方差g最大时的阈值t，并将阈值t时刻的图像作为二值化图像；类间方差g的计算公式为：g＝ω0(μ0-μ)2+ω1(μ1-μ)2其中，ω0为前景像素点数占去除背景图像auxn像素点数的比例，μ0为前景像素点数的平均灰度，ω1为后景像素点数占去除背景图像auxn像素点数的比例，μ1为后景像素点数的平均灰度，u为去除背景图像auxn的总平均灰度u。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，图像二值化是计算物体轮廓的关键一步，能初步判定是否出现断丝情况，便于后续步骤判定，增加判定结果的准确性。进一步地，步骤S5中，扫描二值化图像的每个像素的方式是从上到下，从左到右。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，从上到下，从左到右的扫描方式能完整覆盖二值化图像的每个像素，避免出现判断失误的情况。进一步地，步骤S7中，通过判断3D打印模型连通组件的面积是否增加来判断3D打印模型连通组件的高度是否增加。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，通过计算3D打印模型连通组件的面积是否增加更加准确快捷的判断高度是否增加。附图说明图1为3D打印断丝快速判定方法的流程图；图2为步骤S4的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的说明。如图1所示，本专利技术提供了一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法，包括以下步骤：S1：采用摄像头录制3D打印机，获取初始图像；S2：根据摄像头的分辨率裁剪初始图像四周数据，保留中心数据，得到裁剪图像；S3：对裁剪图像进行去噪处理，得到去噪图像，并根据去噪图像的灰度特性将其分为前景图像imgn和背景图像pattern；S4：对前景图像imgn和背景图像pattern进行二值化处理，得到二值化图像；S5：扫描二值化图像的每个像素，根据连通组件算法将像素相同的组件分组，得到3D打印模型连通组件；S6：检测3D打印模型连通组件的轮廓是否连通，若轮廓为连通状态则未发生断丝，若轮廓为非连通状态则可能发生断丝；S7：判断可能发生断丝的3D打印模型连通组件的面积是否增加，若增加则发生断丝，若未增加则未发生断丝，完成3D打印断丝快速判定。在本专利技术实施例中，如图1所示，摄像头采用2.8mm定焦，视场角为63°。在本专利技术中，摄像头的成像覆盖范围广，能完整录制3D打印机并获得初始图像。在本专利技术实施例中，如图1所示，步骤S3中，通过高斯滤波法对裁剪图像进行去噪处理。在本专利技术中，图像文件中的噪声是一种随机变量，特点是变量总和平均值为0，所以利用高斯滤波法去除噪声，能最大限度地减少噪声的影响。在本专利技术实施例中，如图2所示，步骤S4包括以下子步骤：S41：根据前景图像imgn和背景图像pattern得到去除背景图像auxn，并得到其前景像素点数和后景像素点数；去除背景图像auxn的计算公式为：auxn＝pattern-imgnS42：根据前景点数和后景点数计算去除背景图像auxn的总平均灰度u，总平均灰度u的计算公式为：u＝ω0μ0+ω1μ1其中，ω0为前景像素点数占去除背景图像auxn像素点数的比例，μ0为前景像素点数的平均灰度；ω1为后景像素点数占去除背景图像auxn像素点数的比例，μ1为后景像素点数的平均灰度；S43：根据总平均灰度u计算3D打印过程中不同时刻的类间方差g，得到类间方差g最大时的阈值t，并将阈值t时刻的图像作为二值化图像；类间方差g的计算公式为：g＝ω0(μ0-μ)2+ω1(μ1-μ)2其中，ω0为前景像素点数占去除背景图像auxn像素点数的比例，μ0为前景像素点数的平均灰度，ω1为后景像素点数占去除背景图像auxn像素点数的比例，μ1为后景本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：采用摄像头录制3D打印机，获取初始图像；/nS2：根据摄像头的分辨率裁剪初始图像四周数据，保留中心数据，得到裁剪图像；/nS3：对裁剪图像进行去噪处理，得到去噪图像，并根据去噪图像的灰度特性将其分为前景图像img

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采用摄像头录制3D打印机，获取初始图像；
S2：根据摄像头的分辨率裁剪初始图像四周数据，保留中心数据，得到裁剪图像；
S3：对裁剪图像进行去噪处理，得到去噪图像，并根据去噪图像的灰度特性将其分为前景图像imgn和背景图像pattern；
S4：对前景图像imgn和背景图像pattern进行二值化处理，得到二值化图像；
S5：扫描二值化图像的每个像素，根据连通组件算法将像素相同的组件分组，得到3D打印模型连通组件；
S6：检测3D打印模型连通组件的轮廓是否连通，若轮廓为连通状态则未发生断丝，若轮廓为非连通状态则可能发生断丝；
S7：判断可能发生断丝的3D打印模型连通组件的高度是否增加，若增加则发生断丝，若未增加则未发生断丝，完成3D打印断丝快速判定。


2.根据权利要求1所述的基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法，其特征在于，所述步骤S1中，摄像头采用2.8mm定焦，视场角为63°。


3.根据权利要求1所述的基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过高斯滤波法对裁剪图像进行去噪处理。


4.根据权利要求1所述的基于图像处理的3D打印断丝快速判定方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下子步骤：
S41：根据前景图像imgn和背景图像pat...

【专利技术属性】
技术研发人员：门正兴，陈虎，师长浩，肖济忠，陈子瀚，郭超，胡荣龙，
申请(专利权)人：成都航空职业技术学院，
类型：发明
国别省市：四川;51