[发明专利]一种柱状喷射沉积坯边缘轮廓图像修复的方法

说明书

技术领域：本发明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，本发明属于材料加工过程检测技术领域。

背景技术：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：ZL 2003 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：ZL 2003 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。

发明内容：本发明针对现有技术不足，在管状沉积坯尺寸图像处理技术的基础上(平滑→ 增强→边缘检测→尺寸提取)，提出了针对柱状坯尺寸检测有效的方法，即利用图像处理技术： 平滑→增强→边缘检测→边缘修补→尺寸提取，实现柱状沉积坯尺寸精确、实时地检测。本 发明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。

以下对本发明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_u(x_u，y_u)、极下点P_l(x_d，y_d)、极左点P_l(x_l，y_l)、极右点P_r(x_r，y_r)；

(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_l、y＝y_d、x＝x_d、x＝x_l+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_r、y＝y_d、 x＝x_d、x＝x_r-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＝y_u、x＝x_l、x＝x_r、y＝y_r-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＝y_d、x＝x_l、x＝x_r、y＝y_r+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：