一种柱状喷射沉积坯边缘轮廓图像修复的方法技术

喷射沉积坯尺寸的实时检测中，采用平滑→增强→边缘检测→尺寸提取的边缘检测方法已不能精确提取沉积坯尺寸，原因在于边缘检测后图像边缘形状突变、或存在断点为此将计算机图形学中的贝塞尔曲线应用到柱状喷射沉积坯尺寸的实时检测中修补沉积坯边缘，使得沉积坯尺寸图像检测法变为平滑→增强→边缘检测→边缘修补→尺寸提取，其关键技术为沉积坯边缘图像的修补，采用了计算机图形学中的Ｂｅｚｉｅｒ曲线拟合技术完成沉积坯图像中缺失、突变的边缘修补，其实施方案包括：第一步，分割图像中沉积坯为４个区域；第二步，搜索每个区域内的边缘点并选择性记录；第三步，在每个区域利用Ｂｅｚｉｅｒ曲线完成边缘修补。本方法测试结果表明，处理后的图像获取的尺寸波动更小，消除了边缘断点对尺寸检测带来的误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是喷射沉积坯坯尺寸检测技术，特别是柱状喷射沉积坯尺寸图 像处理法实时提取技术，本专利技术属于材料加工过程检测

技术介绍
喷射成形技术是快速凝固技术中的一种，利用这种技术可以直接制备出性能 优异的金属材料坯料或半成品。喷射成形工艺中，沉积坯尺寸精度是表征喷射成形制品质量 的重要指标，因此，沉积坯的尺寸检测成为喷射成形领域中一个重要的研究方向，精确并实 时地检测出沉积坯尺寸，也是喷射成形工艺实现自动控制技术的要求。由于该喷射成形技术 涉及到液、气两相流动、温度传递、能量传递等过程，因此工艺过程十分复杂，即便在沉积 过程，由于具有沉积层呈半固态、金属液滴飞溅、沉积坯附近流场分布不均匀等特点，使得 接触式传感方法不适合用于沉积坯尺寸的检测，因此非接触的图像传感方式是实现沉积坯尺 寸检测的一种较为理想的手段。经检索发现专利"喷射沉积坯动态尺寸的视觉检测方法及 数据采集装置(专利号ZL2003 10107609.0)中介绍了利用非接触式的CCD摄像头采集喷 射沉积坯图像、然后再利用图像处理算法进行沉积坯尺寸检测的方法，该方法中开发的图像 处理算法主要针对管状坯。管状坯图像采集所采用的硬件图像系统对于柱状坯同样有效，即 采用非接触式的CCD摄像头也能够采集到柱状沉积坯图像，在图像采集硬件系统上，两者完 全相同，这一点已为实践所证明。但在沉积坯尺寸图像处理算法上，管状坯尺寸采用的图像 处理算法并不适用于柱状坯，这是由于柱状坯与管状坯成形过程差异较大的缘故管状坯成形仅存在旋转、平移两个运动，而柱状坯成形过程则存在旋转、平移、下移三个运动，导致柱状坯的图像质量更易被干扰，而采用上述专利(专利号ZL2003 10107609.0)介绍的方法 在柱状坯检测中的应用实际表明，仅在完成了平滑、去噪、边缘检测时就遇到了问题，发现 柱状坯的局部边缘存在断续、缺失等问题，导致后续的尺寸提取过程难以进行，故管状坯检 测的方法并不完全适合柱状坯，应寻求新的方法，以弥补边缘出现断点、缺失的不足。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术不足，在管状沉积坯尺寸图像处理技术的基础上(平滑一增强一边缘检测一尺寸提取)，提出了针对柱状坯尺寸检测有效的方法，邵利用图像处理技术平滑一增强一边缘检测一边缘修补一尺寸提取，实现柱状沉积坯尺寸精确、实时地检测。本专利技术的核心技术是边缘修补算法，采用计算机图形学中的Bezier曲线拟合技术能够完成缺失、 突变的沉积坯边缘修补。以下对本专利技术核心技术的边缘修补技术进行说明，其实施方案为第一步，分割图像中沉积坯边缘为4个区域；第二步，搜索每个区域内的边缘点并记录；第三步，在每个区域利用Bezier函数完成沉积坯边缘修补。第一步，分割图像中沉积坯边缘为4个区域的具体过程为(1) 在图像中通过搜索算法确定能够表征沉积坯区域位置的4个特征点的坐标极上点P (xa，y )、极下点P,(Xrf,y》、极左点PKx③)、极右点^(Xr,》)；(2) 用上述四个特征点将沉积坯边缘分割上、下、左、右四个边缘区域左区域由极左点、 极上点、极下点所限定，该区域为四条直线组成的平行四边形x=x/、 y=y</、 x=xrf、 x=x,+ 20; 右区域由极右点、极上点、极下点所限定，该区域为四条直线组成的平行四边形x=x" y=yrf、 X=&、 x=x,-20;上区域由极上点、极左点、极右点所限定，该区域为四条直线组成的平行四 边形y=yH、 x=x,、 x=xr、 y=》-20;下区域由极下点、极左点、极右点所限定，该区域为四 条直线组成的平行四边形y=》x=X/、 x=x" y=y, + 20;第二步，搜索每个区域内的边缘点并记录这些边缘点的具体过程为(1) 在上区域，选取平行四边形的左上点为起始点，沿着自上而下方向搜索，遇到如下两 种情况a遇到边缘点，则选取遇到的第一个搜索到的边缘点坐标(有时可能遇到多个边缘 点)保存于数组Uarray)，.依前述过程进行下一 个边缘点的搜索，直至整个上区域全部搜索完毕，搜索到的边缘点便全部记录于数组Uarmy[] 中。(2) 在下区域，选取平行四边形的左下点为起始点，沿着自下而上方向搜索，遇到如下几 种情况a遇到边缘点，则选取遇到的第一个搜索到的边缘点坐标(有时可能遇到多个边缘 点)保存于数组Darray)，依前述过程进行下一 个边缘点的搜索，直至整个上区域全部搜索完毕，搜索到的边缘点便全部记录于数组Darray[] 中。。)在左区域，选取平行四边形的左上点为起始点，沿着自左而右方向搜索，遇到如下几 种情况a遇到边缘点，则选取遇到的第一个搜索到的边缘点坐标(有时可能遇到多个边缘 点)保存于数组Larmy)，依前述过程进行下一个 边缘点的搜索，直至整个上区域全部搜索完毕，搜索到的边缘点便全部记录于数组Larray[] 中。(4)在右区域，选取平行四边形的右上点为起始点，沿着自右而左方向搜索，遇到如下几 种情况a遇到边缘点，则选取遇到的第一个搜索到的边缘点坐标(有时可能遇到多个边缘点)保存于数组Rarray)，依前述过程进行下一个 边缘点的搜索，直至整个上区域全部搜索完毕，搜索到的边缘点便全部记录于数组Rarray[] 中。(5)上述过程完成后，将整个图像中的像素点上为黑色，以擦除图像中的边缘点，但每个 区域搜索到的边缘点均己存入相应的数组Uarray、 Larray中。 第三步，在上、下、左、右四个区域内利用Bezier函数完成边缘修补的过程为(1) 首先，从记录上区域边缘点的数组Uarray[]中将记录的边缘点分组，每3个点为一组；(2) 利用每个组的3个边缘点(po，p,，p2)，绘制二次贝塞尔曲线，其公式为尸02 = (1 - 户0 + 2"1 - r)尸! + ^尸2式中t为范围内的参数，该参数变化时,则新绘制的边缘点尸/也随之生成。(3) 每组的最末一点作为下一组的第l个点赋值给po，再从Uarray中最后一个边缘点取出赋值给下一组的P2，重复步骤2;(4) 若数组Uarray[]中已没有剩余的边缘点，则上区域边缘修补过程结束；(5) 下区域、左区域、右区域修补过程与上区域边缘修补过程相同；将每个区域中的所有分组的边缘点都用上述公式绘制后，则获得了修补的、新的边缘图 像，沉积坯的边缘明显光滑了许多，并且由于是根据函数绘制的曲线，在曲线中也不再会出 现边缘的缺失。这样就在很大程度上消除了在自动尺寸搜索过程中产生的不可预知的误差。 附图说明图l分割图像中沉积坯边缘为4个区域 图2搜索每个区域内的边缘点并记录 图3利用Bezier函数完成上区域边缘修补 . 具体实施图4原始沉积坯图像图5修补前沉积坯边缘图像图6利用贝赛尔函数修补后的沉积坯边缘图像权利要求1. ，它包括第一步，分割图像中沉积坯边缘为4个区域；第二步，搜索每个区域内的边缘点并记录；第三步，在每个区域利用Bezier函数完成沉积坯边缘修补。2. 它的第一步是分割图像中沉积坯边缘为4个区域的过程(l)为在修补前的沉积坯边缘图像中，通过通过搜索算法确定能够表征沉积坯区域位置的4个特征点的坐标极上点P (x , y )、极下点P, (xA y,)、极左点P, (X/， y》、极右点Pr (x。 y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柱状喷射沉积坯边缘轮廓图像修复的方法，它包括第一步，分割图像中沉积坯边缘为４个区域；第二步，搜索每个区域内的边缘点并记录；第三步，在每个区域利用Ｂｅｚｉｅｒ函数完成沉积坯边缘修补。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曲迎东，李荣德，马振涛，袁晓光，李晨希，李润霞，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]