[发明专利]一种铸造缩孔缺陷图像生成方法

说明书

本发明公开的一种基于diamond‑square算法的铸造缩孔缺陷图像生成方法，包括缺陷图像生成、缺陷图像变换处理、融合产品结构背景三个阶段，所述缺陷图像生成阶段包括二维数组的构建，高程数据的生成与存储，高程数据的归一化处理；所述缺陷图像变换处理阶段包括缺陷图像的直方图均衡化处理、阈值化处理、高斯滤波、灰度拉伸；所述融合产品结构背景阶段包括缺陷图像的归一化处理，背景图像与缺陷图像的点乘。本发明的方法，在生成铸造缩孔缺陷图像的过程中具有很好的随机性和仿真性，生成的缺陷可用于示教、增加样本以及测试缺陷检测算法。

技术领域

本发明涉及计算机图像处理领域，特别涉及一种铸造缩孔缺陷图像生成方法。

背景技术

无论是铸造缺陷培训过程中的示教，还是设计自动检测缺陷系统，以及测试缺陷检测算法，都需要大量的缺陷样本。从实际生产中采集缺陷样本最为理想，但铸造技术水平的提高已大大降低次品率，甚至有些类型的缺陷较为罕见，使得大量获取同类样本非常困难。

计算机生成图像的方法目前主要有基于参数的CAD法和基于非参数的图像叠加法。

基于CAD模型的缺陷图像生成法和缺陷叠加法已成为生成铸造缺陷的两种主要方法。射线跟踪以及X射线衰减，是CAD模型产生3-D铸造缺陷的基础。其过程是设想从X射线源朝检测器发射一组射线，射线与设想的X射线检测工件的表面以及缺陷的表面均有交点，通过射线衰减公式计算到达探测器每一像素点的射线能量强度，生成缺陷图像，变换拟定交点的位置，即得到不同的图像。该方法不足在于：1)由于需首先手工设计设想的工件，确定缺陷的空间形状，因而手工绘制过程极大地限制了缺陷自然呈现的多样性和随机性；2)三维数据的表达和射线衰减计算，运算量极大，不利于大量的缺陷生成。

缺陷叠加法是另一种铸造缺陷技术。它与CAD法的不同在于，缺陷创建过程中使用2-D图像技术将铸件缺陷叠加到真实射线图像上。它既不需要复杂的三维软件包，也不需要实测铸件模型。然而，早期的研究结果表明，使用的方法不同，产生的缺陷类型迥异，有些方法无法使生成的缺陷接近真实缺陷的特征，达不到实用的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种铸造缩孔缺陷图像生成方法，该方法基于diamond-square算法，用于生成铸件中常见的缩孔疏松缺陷图像。其中，diamond-square算法也叫正方形-正方形细分法，是将随机中点位移法用于正方形平面而生成的地面特征。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种铸造缩孔缺陷图像生成方法，包括缺陷图像生成、缺陷图像变换处理、融合产品结构背景三个阶段，具体为：

S1.缺陷图像生成阶段：

S101.构建一个(2ⁿ+1)×(2ⁿ+1)的二维数组，该二维数组为空二维数组，n的取值范围为(1,10)；

S102.利用diamond-square算法生成(2ⁿ+1)×(2ⁿ+1)大小的高程数据，并将其对应地存储在步骤S101建立的二维数组中；

S103.对二维数组中的高程数据进行归一化处理；

S104.将归一化处理后的高程数据与8位灰度值图像的最大灰度值即255相乘，并将其作为所生成的缺陷图像；

S2.缺陷图像变换处理阶段：

S201.对经步骤S104处理得到的缺陷图像进行直方图均衡化；

S202.对经步骤S201处理得到的缺陷图像进行相应的阈值化；

S203.对经步骤S202处理得到的图像进行高斯滤波；