多邊形面積算法和填充法開發(fā)等軸晶比例計(jì)算專用軟件,軟件工程論文

多邊形面積算法和填充法開發(fā)等軸晶比例計(jì)算專用軟件,軟件工程論文在實(shí)際生產(chǎn)中，液態(tài)金屬凝固成鑄錠后，其鑄態(tài)組織不但影響到它的加工性能，而且還影響到壓力加工后的金屬制品的組織和性能。鑄錠的宏觀組織通常由三個(gè)晶區(qū)所組成，即外表區(qū)的細(xì)晶區(qū)、中間的柱狀晶區(qū)和中心部分的等軸晶區(qū)。從鋼的性能角度看，希望得到等軸晶的凝固構(gòu)造。由于缺少自動化測量手段，當(dāng)前均采用人工測量和計(jì)算，等軸晶比本軟件利用VB語言和其特有的圖像控件，建立可視化界面，采用多邊形面積算法〔后稱為勾畫法〕和填充法〔后稱為種子法〕，開發(fā)等軸晶比例計(jì)算專用軟件。本軟件為EXE可執(zhí)行文件，具有操作簡易，體積小〔小于500kb〕，運(yùn)行速度快且免安裝等優(yōu)點(diǎn)，非常合適現(xiàn)場工人使用。通過現(xiàn)場試用，大幅提高等軸晶比例計(jì)算效率和精到準(zhǔn)確度，為后序生產(chǎn)工藝提供有效參數(shù)。1、可視化界面的建立和控件介紹本軟件包含4個(gè)窗體，華而不實(shí)3個(gè)窗體組合成為登陸界面，1個(gè)窗體為圖像處理界面。圖像處理窗體由三大塊構(gòu)成，首先在窗體上建立圖片框和CommonDialog控件，用于圖片的載入和對話框的打開，其次利用菜單編輯器建立一系列主菜單和對應(yīng)的子菜單，執(zhí)行圖片的載入、去除、縮放、感興趣區(qū)域的勾畫、比例計(jì)算、圖像處理和程序退出等功能，最后在窗體上建立一系列標(biāo)簽、文本框、框架和按鈕等用于程序執(zhí)行經(jīng)過中的提示語、參數(shù)設(shè)定和命令的執(zhí)行等功能。圖像處理窗體的圖片框共有2個(gè)，華而不實(shí)Picture2用于裝載圖片，Picture1用于Picture2的定位，Picture2、滾動條、提示標(biāo)簽和三原色〔RGB〕文本框均嵌在Picture1中。Picture1、Picture2和滾動條的Visible屬性都設(shè)置為False，完成圖片的載入后，Visible屬性均自動調(diào)整為True。當(dāng)Picture2寬度和長度都小于屏幕寬度和長度時(shí)，Picture1長度和寬度等于Picture2寬度和長度；當(dāng)Picture2寬度或長度超過屏幕寬度或長度時(shí)，Picture1的長度和寬度等于屏幕界面，滾動條的Visible屬性調(diào)整為True，使用者能夠拖動滾動條在屏幕界面內(nèi)查看整張圖片。主菜單包含文件、編輯、縮放、獨(dú)立區(qū)域計(jì)算、多區(qū)域計(jì)算、調(diào)節(jié)、圖片處理和幫助等。華而不實(shí)文件包含載入和退出2個(gè)子菜單，用于執(zhí)行圖片的載入和程序的退出命令。編輯包含勾畫閉合區(qū)域、采集種子和去除3個(gè)子菜單，分別用于執(zhí)行感興趣閉合區(qū)域的勾畫〔勾畫法計(jì)算等軸晶比例〕，采集感興趣閉合區(qū)域邊界點(diǎn)三原色〔種子法計(jì)算等軸晶比例〕和恢復(fù)圖片原始狀態(tài)等命令?？s放按鈕用于圖片的縮小和放大。獨(dú)立區(qū)域計(jì)算和多區(qū)域計(jì)算也包含若干個(gè)子菜單，用于執(zhí)行兩種算法等軸晶比例的計(jì)算和累加。調(diào)節(jié)菜單用于種子法采集感興趣閉合區(qū)域邊界點(diǎn)三原色的容差調(diào)節(jié)。圖像處理主菜單主要用于實(shí)現(xiàn)一定色域范圍內(nèi)〔定色域〕圖像比例的計(jì)算和輪廓的勾畫等功能。幫助菜單彈出的文本框用于提示操作者怎樣進(jìn)行本軟件的操作，在單擊窗體后，幫助文本框會自動消失。為避免誤操作，進(jìn)入圖片處理界面后，僅文件和幫助菜單可見，其余菜單在操作進(jìn)程中只是逐條可見。窗體中的標(biāo)簽、文本框以及框架的Visible屬性均設(shè)為False?？蚣蹻rame中嵌有文本框、選擇按鈕和命令按鈕，用于填寫和選擇感興趣色域、計(jì)算比例和繪制邊界輪廓。執(zhí)行完畢后，單擊窗體任意點(diǎn)，控件消失。為了獲得較快的運(yùn)行速度，將圖像處理窗體、Picture1和Picture2的坐標(biāo)度量單位改為實(shí)際像素〔繪圖形式ScaleMode屬性設(shè)置為3-Pixel〕。由于程序中牽涉到屏幕尺寸，因而，窗體加載時(shí)將屏幕尺寸轉(zhuǎn)換成像素單位，代碼如下：Sw=Screen.Width/15:Sh=Screen.Height/152、原理與流程2.1面積算法原理冶金行業(yè)中常牽涉到不規(guī)則區(qū)域面積的計(jì)算，比方礦相分析，組織比例分析，晶粒大小統(tǒng)計(jì)等。面積是物體總尺寸的一個(gè)方便的度量，只與該物體的邊界有關(guān)，與圖像內(nèi)部灰度級的變化無關(guān)。當(dāng)前，針對不規(guī)則區(qū)域面積的計(jì)算，常用的有下面三種算法：三角形遍歷法、像素計(jì)數(shù)面積算法和區(qū)域增長法。三角形遍歷法是一種建立在平面幾何學(xué)基礎(chǔ)上的算法，一個(gè)多邊形的面積等于由各頂點(diǎn)與內(nèi)部任意一點(diǎn)的連線所組成的全部三角形的面積之和。像素計(jì)數(shù)面積算法是通過像素計(jì)數(shù)計(jì)算面積，這是一種最簡單的面積計(jì)算方式方法，即統(tǒng)計(jì)邊界內(nèi)部〔也包括邊界上〕像素的數(shù)目總和來求面積。勾畫法和種子法的原理分別來源于這兩種算法。三角形遍歷法的多邊形計(jì)算公式如下所示：式中：A為多邊形面積；N為邊界點(diǎn)的數(shù)目；x，y為邊界點(diǎn)坐標(biāo)。2.2圖像處理實(shí)現(xiàn)流程本軟件默認(rèn)圖片大小為鑄坯斷面大小，即Picture2的面積為鑄坯斷面面積A。當(dāng)采用勾畫法時(shí)，首先要將等軸晶區(qū)域用閉合曲線勾畫出來，然后采用三角歷練法計(jì)算閉合區(qū)域面積B。假如鑄坯斷面只存在1個(gè)等軸晶區(qū)域，則執(zhí)行比例計(jì)算，即B1100/A；假如存在多個(gè)區(qū)域，則利用多區(qū)域計(jì)算的子菜單進(jìn)行記錄并累加，最后執(zhí)行比例計(jì)算，流程詳見下頁圖2。當(dāng)采用種子法時(shí)，要求現(xiàn)場工人用單色筆對鑄坯等軸晶區(qū)域進(jìn)行勾畫后再取相。經(jīng)上述處理得到的圖片載入后，首先對單色筆勾畫的邊界進(jìn)行三原色辨別，然后設(shè)置三原色的容差。單擊區(qū)域內(nèi)任何一點(diǎn)，從該點(diǎn)開場向上、下、左、右四個(gè)方向執(zhí)行自動填充，填充的同時(shí)進(jìn)行像素累加，一旦碰到邊界點(diǎn)即停止該方向的填充，直到填滿整個(gè)閉合區(qū)域，此時(shí)總像素之和即該閉合區(qū)域的面積，然后除以鑄坯面積〔Picture2的面積〕便得到等軸晶比例，若含有多個(gè)等軸晶區(qū)域，記錄后再填充下個(gè)區(qū)域，將累加值除以鑄坯面積〔Picture2的面積〕便得到多區(qū)域等軸晶比例，如下頁圖3所示。3、主要功能實(shí)現(xiàn)方式方法本軟件能夠?qū)崿F(xiàn)圖片載入、閉合區(qū)域勾畫、縮放、勾畫法計(jì)算比例、種子法計(jì)算比例、定域比例計(jì)算和輪廓勾畫等眾多功能。下面主要對閉合區(qū)域勾畫、勾畫法和種子法計(jì)算等軸晶比例等三個(gè)功能進(jìn)行介紹。3.1閉合區(qū)域勾畫為了進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，將邊界點(diǎn)的坐標(biāo)x和y都存貯同一個(gè)數(shù)組中，同時(shí)對各點(diǎn)坐標(biāo)與數(shù)組下標(biāo)進(jìn)3.3種子法計(jì)算等軸晶比例種子法計(jì)算面積命令可分解為三個(gè)動作：辨別邊界、填充和計(jì)數(shù)。為了避免誤操作，定義一個(gè)全局變量flag3用于辨別三原色：當(dāng)flag3=false時(shí)，單擊圖片不辨別該點(diǎn)三原色。由于用單色筆勾畫的邊界取相后的像素存在容差，故給邊界點(diǎn)的三原色設(shè)置容差，容差范圍為30，落在邊界點(diǎn)三原色容差范圍內(nèi)的點(diǎn)斷定為邊界點(diǎn)。關(guān)鍵代碼如下：完成等軸晶面積計(jì)算后，除以整個(gè)圖片的面積即可得到等軸晶比例。4、結(jié)束語通過等軸晶軟件可視化界面的建立、閉合區(qū)域勾畫，用勾畫法和種子法計(jì)算等軸晶比例。從理論上分析，種子法計(jì)算愈加精到準(zhǔn)確；但實(shí)際操作中，勾畫法操作相對簡單，測量結(jié)果和種子法相比誤差可控制在1％以內(nèi)，而且省去現(xiàn)場勾畫工序，因而，現(xiàn)場一般推薦使用勾畫法。以下為參考文獻(xiàn)：［1］崔忠圻，劉北興.金屬學(xué)與熱處理原理［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.［2］朱苗勇.當(dāng)代冶金學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2005.［3］王賀利.提高430鐵素體不銹鋼連鑄坯等軸晶比例的工藝實(shí)踐［J］.上海金屬，2007，29〔6〕：27-30.［4］劉曉陽，劉毅，孫繼平，等.一種測