本發(fā)明涉及線性尺寸的計(jì)量，特別涉及一種用于激光送絲增材制造的零件層高尺寸檢測方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)技術(shù)中，對(duì)激光送絲增材制造的零件層高尺寸的測量可基于深度學(xué)習(xí)方法建立零件定位模型，依據(jù)此模型對(duì)零件位置進(jìn)行預(yù)測，并結(jié)合相機(jī)標(biāo)定算法計(jì)算零件的層高尺寸。

2、然而，相關(guān)技術(shù)中，通過上述方法所建立的深度學(xué)習(xí)模型缺乏顯式的解析數(shù)學(xué)表達(dá)，僅預(yù)測出零件所在位置的大致區(qū)域。并且，實(shí)際激光送絲增材制造環(huán)境變化復(fù)雜，使得模型預(yù)測準(zhǔn)確率難以趨于穩(wěn)定，最終導(dǎo)致零件位置的預(yù)測精度不足。同時(shí)，基于傳統(tǒng)邊緣檢測算子的零件邊緣定位方法存在檢測精度較低、魯棒性不強(qiáng)等問題，導(dǎo)致其難以與視覺測距方案相結(jié)合，亟待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種用于激光送絲增材制造的零件層高尺寸檢測方法及裝置，以解決相關(guān)技術(shù)中，基于傳統(tǒng)邊緣檢測算子的零件邊緣定位方法檢測精度不高，魯棒性不強(qiáng)，導(dǎo)致其難以與視覺測距方案相結(jié)合的問題。

2、本發(fā)明第一方面實(shí)施例提供一種用于激光送絲增材制造的零件層高尺寸檢測方法，包括以下步驟：獲取激光送絲增材制造零件的待檢測圖像；對(duì)所述待檢測圖像進(jìn)行去噪處理，以得到平滑圖像，并對(duì)所述平滑圖像進(jìn)行處理，以得到二值圖像；根據(jù)所述二值圖像獲取位于激光送絲增材制造零件圖像邊緣內(nèi)部的種子輪廓；對(duì)預(yù)先構(gòu)建的圖像邊緣分割模型進(jìn)行求解，并將所述種子輪廓作為初始演化曲線輸入進(jìn)行激光送絲增材制造零件的圖像邊緣分割，以計(jì)算圖像邊緣對(duì)應(yīng)的實(shí)際層高尺寸。

3、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以對(duì)待檢測圖像進(jìn)行去噪處理得到平滑圖像，能去除干擾因素，為后續(xù)檢測提供可靠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將平滑圖像處理成二值圖像，簡化信息，便于獲取種子輪廓。在零件輪廓檢測方面，根據(jù)二值圖像獲取種子輪廓可精準(zhǔn)定位關(guān)鍵區(qū)域，提高檢測針對(duì)性，利用預(yù)先構(gòu)建的圖像邊緣分割模型并以種子輪廓為初始演化曲線進(jìn)行圖像邊緣分割來計(jì)算層高尺寸，既能適應(yīng)復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)提高計(jì)算準(zhǔn)確性，又具有較好的通用性。

4、可選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)所述預(yù)先構(gòu)建的圖像邊緣分割模型進(jìn)行求解之前，還包括：在目標(biāo)chan-vese算法的能量泛函建模過程中，引入迭代懲罰項(xiàng)和可變尺度卷積核，以建立所述圖像邊緣分割模型。

5、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以在目標(biāo)chan-vese算法的能量泛函建模過程中引入迭代懲罰項(xiàng)和可變尺度卷積核來建立圖像邊緣分割模型，迭代懲罰項(xiàng)的引入有助于約束模型的求解過程，避免模型在迭代計(jì)算過程中出現(xiàn)不合理的解或者過度擬合的情況，從而提高模型求解的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性?？勺兂叨染矸e核能夠適應(yīng)不同尺度下零件圖像的特征提取需求，對(duì)于激光送絲增材制造零件這種可能具有不同尺度特征的圖像來說，可以更全面、更精準(zhǔn)地捕捉到與層高尺寸相關(guān)的圖像邊緣信息，進(jìn)而提高整個(gè)零件層高尺寸檢測的精度，從而在處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)和多尺度特征的零件圖像時(shí)更具優(yōu)勢(shì)。

6、可選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述引入迭代懲罰項(xiàng)和可變尺度卷積核，包括：在每次迭代計(jì)算演化曲線內(nèi)部像素點(diǎn)的灰度值擬合值和外部像素點(diǎn)的灰度值擬合值時(shí)，基于每個(gè)像素點(diǎn)的像素值與目標(biāo)值之間的相似程度，引入所述迭代懲罰項(xiàng)。

7、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以在每次迭代計(jì)算時(shí)基于像素點(diǎn)與目標(biāo)值相似程度引入迭代懲罰項(xiàng)，能根據(jù)像素的實(shí)際情況精準(zhǔn)調(diào)整計(jì)算過程。通過這種方式，可有效約束計(jì)算結(jié)果，避免因像素值的波動(dòng)或偏離導(dǎo)致的計(jì)算偏差，提高對(duì)演化曲線內(nèi)外像素點(diǎn)灰度值擬合的準(zhǔn)確性，從而增強(qiáng)整個(gè)圖像邊緣分割模型的可靠性，提升零件層高尺寸檢測的精度。

8、可選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述引入迭代懲罰項(xiàng)和可變尺度卷積核，包括：在每次迭代計(jì)算演化曲線內(nèi)部像素點(diǎn)的灰度值擬合值和外部像素點(diǎn)的灰度值擬合值時(shí)，引入卷積核大小可隨迭代懲罰項(xiàng)大小變化的二維高斯卷積核。

9、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以引入卷積核大小隨迭代懲罰項(xiàng)大小變化的二維高斯卷積核，能夠根據(jù)迭代懲罰項(xiàng)動(dòng)態(tài)調(diào)整卷積核大小，使卷積核更好地適應(yīng)圖像在不同迭代階段的特征提取需求，更精準(zhǔn)地處理演化曲線內(nèi)外像素點(diǎn)的灰度值擬合，從而提升圖像邊緣分割的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高零件層高尺寸檢測的精度。

10、可選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)際層高尺寸的計(jì)算公式為：

11、，

12、其中，為二維圖像上的一個(gè)像素點(diǎn)，為客觀世界中與其相對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)，為尺度因子，為列方向上的一個(gè)像素在相機(jī)感光芯片上對(duì)應(yīng)的物理長度，為行方向上的一個(gè)像素在相機(jī)感光芯片上對(duì)應(yīng)的物理長度，為感光芯片的橫邊與縱邊之間的夾角，為相機(jī)感光芯片中心在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，為像距，為實(shí)現(xiàn)相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間剛度變換所需的旋轉(zhuǎn)矩陣，為實(shí)現(xiàn)相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間剛度變換所需的偏移向量。

13、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以考慮多個(gè)因素，通過納入像距、像素在感光芯片上的物理長度、感光芯片邊夾角、相機(jī)感光芯片中心坐標(biāo)以及相機(jī)與世界坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)矩陣和偏移向量等眾多參數(shù)，精準(zhǔn)地將二維圖像像素點(diǎn)與客觀世界三維點(diǎn)相關(guān)聯(lián)計(jì)算實(shí)際層高尺寸，有助于在不同的硬件條件和空間關(guān)系下準(zhǔn)確獲取層高尺寸，提高測量的準(zhǔn)確性和適用性。

14、本發(fā)明第二方面實(shí)施例提供一種用于激光送絲增材制造的零件層高尺寸檢測裝置，包括：獲取模塊，用于獲取激光送絲增材制造零件的待檢測圖像；第一處理模塊，用于對(duì)所述待檢測圖像進(jìn)行去噪處理，以得到平滑圖像，并對(duì)所述平滑圖像進(jìn)行處理，以得到二值圖像；第二處理模塊，用于根據(jù)所述二值圖像獲取位于激光送絲增材制造零件圖像邊緣內(nèi)部的種子輪廓；檢測模塊，用于對(duì)預(yù)先構(gòu)建的圖像邊緣分割模型進(jìn)行求解，并將所述種子輪廓作為初始演化曲線輸入進(jìn)行激光送絲增材制造零件的圖像邊緣分割，以計(jì)算圖像邊緣對(duì)應(yīng)的實(shí)際層高尺寸。

15、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以對(duì)待檢測圖像進(jìn)行去噪處理得到平滑圖像，能去除干擾因素，為后續(xù)檢測提供可靠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將平滑圖像處理成二值圖像，簡化信息，便于獲取種子輪廓。在零件輪廓檢測方面，根據(jù)二值圖像獲取種子輪廓可精準(zhǔn)定位關(guān)鍵區(qū)域，提高檢測針對(duì)性，利用預(yù)先構(gòu)建的圖像邊緣分割模型并以種子輪廓為初始演化曲線進(jìn)行圖像邊緣分割來計(jì)算層高尺寸，既能適應(yīng)復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)提高計(jì)算準(zhǔn)確性，又具有較好的通用性。

16、可選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測模塊，包括：建模單元，用于在目標(biāo)chan-vese算法的能量泛函建模過程中，引入迭代懲罰項(xiàng)和可變尺度卷積核，以建立所述圖像邊緣分割模型。

17、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以在目標(biāo)chan-vese算法的能量泛函建模過程中引入迭代懲罰項(xiàng)和可變尺度卷積核來建立圖像邊緣分割模型，迭代懲罰項(xiàng)的引入有助于約束模型的求解過程，避免模型在迭代計(jì)算過程中出現(xiàn)不合理的解或者過度擬合的情況，從而提高模型求解的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。可變尺度卷積核能夠適應(yīng)不同尺度下零件圖像的特征提取需求，對(duì)于激光送絲增材制造零件這種可能具有不同尺度特征的圖像來說，可以更全面、更精準(zhǔn)地捕捉到與層高尺寸相關(guān)的圖像邊緣信息，進(jìn)而提高整個(gè)零件層高尺寸檢測的精度，從而在處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)和多尺度特征的零件圖像時(shí)更具優(yōu)勢(shì)。

18、可選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測模塊，包括：第一引入單元，用于在每次迭代計(jì)算演化曲線內(nèi)部像素點(diǎn)的灰度值擬合值和外部像素點(diǎn)的灰度值擬合值時(shí)，基于每個(gè)像素點(diǎn)的像素值與目標(biāo)值之間的相似程度，引入所述迭代懲罰項(xiàng)。

19、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以在每次迭代計(jì)算時(shí)基于像素點(diǎn)與目標(biāo)值相似程度引入迭代懲罰項(xiàng)，能根據(jù)像素的實(shí)際情況精準(zhǔn)調(diào)整計(jì)算過程。通過這種方式，可有效約束計(jì)算結(jié)果，避免因像素值的波動(dòng)或偏離導(dǎo)致的計(jì)算偏差，提高對(duì)演化曲線內(nèi)外像素點(diǎn)灰度值擬合的準(zhǔn)確性，從而增強(qiáng)整個(gè)圖像邊緣分割模型的可靠性，提升零件層高尺寸檢測的精度。

20、可選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測模塊，包括：第二引入單元，用于在每次迭代計(jì)算演化曲線內(nèi)部像素點(diǎn)的灰度值擬合值和外部像素點(diǎn)的灰度值擬合值時(shí)，引入卷積核大小可隨迭代懲罰項(xiàng)大小變化的二維高斯卷積核。

21、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以引入卷積核大小隨迭代懲罰項(xiàng)大小變化的二維高斯卷積核，能夠根據(jù)迭代懲罰項(xiàng)動(dòng)態(tài)調(diào)整卷積核大小，使卷積核更好地適應(yīng)圖像在不同迭代階段的特征提取需求，更精準(zhǔn)地處理演化曲線內(nèi)外像素點(diǎn)的灰度值擬合，從而提升圖像邊緣分割的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高零件層高尺寸檢測的精度。

22、可選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)際層高尺寸的計(jì)算公式為：

23、，

24、其中，為二維圖像上的一個(gè)像素點(diǎn)，為客觀世界中與其相對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)，z為尺度因子，為列方向上的一個(gè)像素在相機(jī)感光芯片上對(duì)應(yīng)的物理長度，為行方向上的一個(gè)像素在相機(jī)感光芯片上對(duì)應(yīng)的物理長度，為感光芯片的橫邊與縱邊之間的夾角，為相機(jī)感光芯片中心在像素坐標(biāo)系下的坐標(biāo)， f為像距，為實(shí)現(xiàn)相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間剛度變換所需的旋轉(zhuǎn)矩陣，為實(shí)現(xiàn)相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間剛度變換所需的偏移向量。

25、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例可以考慮多個(gè)因素，通過納入像距、像素在感光芯片上的物理長度、感光芯片邊夾角、相機(jī)感光芯片中心坐標(biāo)以及相機(jī)與世界坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)矩陣和偏移向量等眾多參數(shù)，精準(zhǔn)地將二維圖像像素點(diǎn)與客觀世界三維點(diǎn)相關(guān)聯(lián)計(jì)算實(shí)際層高尺寸，有助于在不同的硬件條件和空間關(guān)系下準(zhǔn)確獲取層高尺寸，提高測量的準(zhǔn)確性和適用性。

26、本發(fā)明第三方面實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例所述的用于激光送絲增材制造的零件層高尺寸檢測方法。

27、本發(fā)明第四方面實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上的用于激光送絲增材制造的零件層高尺寸檢測方法。

28、本發(fā)明第五方面實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，用于實(shí)現(xiàn)如上的用于激光送絲增材制造的零件層高尺寸檢測方法。

29、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。