1.一种基于图像数字特征分布的生成熔池图像质量评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:采集真实熔池图像数据,经过处理后制作成真实熔池图像数据集;
步骤2:搭建生成对抗网络,利用真实熔池图像训练,生成虚假的熔池图像;
步骤3:利用生成图像空间特征提取方法,得到真实和虚假熔池图像的空间特征,并将其数字化,同时绘制真实和虚假熔池图像的数字特征分布图;
步骤4:分析真实和虚假熔池图像的数字特征分布图,依据基于四维图的质量评价算法评价生成的虚假熔池图像质量,取出高质量的虚假熔池图像,制作成高质量熔池图像数据集。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1包括:步骤1.1:采集金属三维打印时的熔池图像视频和图像帧;
步骤1.2:对步骤1.1的采集到的熔池图像进行预处理,剪裁变换至像素大小为224*224的真实熔池图像,制作为真实熔池图像数据集。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2包括:步骤2.1:搭建生成对抗网络,并调整生成对抗网络的生成网络的输出图像和判别网络的输入图像像素大小为224*224;
步骤2.2:利用真实熔池图像数据集,训练生成对抗网络;
步骤2.3:使用训练完成的生成对抗网络,利用其中的生成网络生成虚假的熔池图像。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤3包括:步骤3.1:对虚假熔池图像和真实熔池图像进行空间上的特征分割,使用黑色像素点遮挡一半的虚假熔池图像和真实熔池图像,并从上、下、左、右四个方向上遮挡,得到四张遮挡后的虚假熔池图像和真实熔池图像,作为提取空间特征的特征预处理熔池图像;
步骤3.2:再一次利用生成对抗网络中的判别网络,将特征预处理熔池图像输入,最终得到四个数字化后的局部图像特征,按遮挡的部分,分别记上方遮挡为局部图像特征y1,左方遮挡局部图像特征为y2,下方遮挡局部图像特征为y3,右方遮挡局部图像特征为y4,而y1,y2,y3,y4即为真实和虚假熔池图像数字化后的空间特征;
步骤3.3:将所有的虚假熔池图像和真熔池图像按步骤3.1和步骤3.2,得到所有真实和虚假熔池图像数字化后的空间特征,按y1,y2,y3,y4分别绘制真实熔池图像和虚假熔池图像的数字特征分布图,其中x轴为熔池图像的标签名,y轴为每个熔池图像对应的y1,y2,y3,y4。
5.根据权利要求4所述方法,其特征在于,步骤3.1包括:对所有真实和虚假熔池图像从四个方向进行遮挡,以熔池图像左下角为原点,横向为x轴,竖向为y轴,具体遮挡的位置分别为:上方遮挡的黑色矩形左上角坐标为(0,224),右下角坐标为(224,112);下方遮挡的黑色矩形左上角坐标为(0,112),右下角坐标为(224,0);
左方遮挡的黑色矩形左上角坐标为(0,224),右下角坐标为(112,0);右方遮挡的黑色矩形左上角坐标为(112,224),右下角坐标为(224,0)。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤4包括:步骤4.1:分别分析真实熔池图像的数字特征分布图和虚假熔池图像的数字特征分布图,比较两者的分布,分别以所有真实熔池图像y1,y2,y3,y4的平局值作为熔池图像数字特征分布图的标准,评价虚假熔池图像的质量,其中y1的平均值记为y1r,y2的平均值记为y2r,y3的平均值记为y3r,y4的平均值记为y4r;
步骤4.2:以真实熔池图像数字特征平局值y1r,y2r,y3r,y4r绘制四维图,作为真实熔池图像的特征标准,同时以虚假熔池图像数字特征绘制四维图,作为待评价的对象;
步骤4.3:基于步骤4.2绘制的四维图,基于如下评价公式来评价虚假熔池图像与真实熔池图像之间的质量差距:
其中,E(k)为虚假熔池图像与真实熔池图像的质量差距,其最大值为1,最小值为0;k为权重参数,范围为[0,1];fm为虚假熔池图像四维图中y1,y2,y3,y4所围成的面积,使用下列公式计算:
其中y1f为虚假熔池图像的y1的值,y2f为虚假熔池图像的y2的值,y3f为虚假熔池图像的y2的值,y4f为虚假熔池图像的y4的值;
rm为真实熔池图像数字特征平局值绘制的四维图中y1r,y2r,y3r,y4r所围成的面积,使用下列公式计算:
fz为虚假熔池图像四维图中y1,y2,y3,y4所围成图形相对原点的偏移,使用下列公式计算:
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fz=(y3f‑y1f) +(y4f‑y2f) ,rz为真实熔池图像数字特征平局值绘制的四维图中y1r,y2r,y3r,y4r所围成图形相对原点的偏移,使用下列公式计算:
2 2
rz=(y3r‑y1r) +(y4r‑y2r) ;
步骤4.4:基于步骤4.3中提出的质量差距公式评价虚假熔池图像的质量,令k等于0.5,等同考虑公式两部分的重要性,当E(0.5)<0.15时,判定虚假熔池图像与真实熔池图像之间的质量差距较小,虚假熔池图像的质量较高;提取出所有满足条件的虚假熔池图像,制作成高质量的熔池图像数据集。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤4.2包括:所述以真实熔池图像数字特征平局值y1r,y2r,y3r,y4r绘制四维图,包括:在直角坐标系中,y1沿着y轴正半轴的方向,与原点距离为y1值的绝对值;y2沿着x轴负半轴的方向,与原点距离为y2值的绝对值;y3沿着y轴负半轴的方向,与原点距离为y3值的绝对值;y4沿着x轴正半轴的方向,与原点距离为y4值的绝对值,最后连接y1,y2,y3,y4形成一个四边形;分别绘制真实熔池图像数字特征平局值y1r,y2r,y3r,y4r的四维图和虚假熔池图像数字特征的四维图。