金相组织图像复原及定量分析系统设计研究

论文摘要

随着数字图像处理技术应用的范围也越来越广,在金属材料研究领域里,定量数字图像处理技术也起了至关重要的作用。在组织分析、材料检验等方面,都已经开始代替人工。在超细晶技术领域,利用图像处理技术对金相组织进行定量分析研究对新一代钢铁材料的研发有着重要意义。本文以金相组织显微图像为主要研究目标,由于试样制备及图像采集技术等原因,获取到的金相组织图像经常会出现晶界模糊、晶界缺失等缺陷,严重影响了后续的晶粒度分析等环节。之前的复原处理主要通过人工复原,费时费力准确性差。本文通过大量的图像分析实验,针对金相组织图像中出现的各种缺陷,提出了一种全新的基于水域生长的金相组织图像晶界自动复原的处理方法。根据粘连晶粒形状不规则的形态特征,对粘连目标采用极限腐蚀、目标编号和反复膨胀的方法求取晶界以达到分离粘连晶粒,复原图像的目的。设计提出了常用金相组织参数的计算机统计方法,并根据金相组织图像复原结果,设计了一套金相显微组织定量分析系统,进行图像复原及定量金相分析,系统采用可视化界面,具备人机交互功能,实现了几种特征参数的自动测量。最后通过与复原前后及人工复原的效果进行对比。结果表明,该方法对缺陷晶粒及其它缺陷目标具有很好的复原和再现效果。高效、便捷地解决了晶界模糊、品界缺失等问题,为定量金相分析提供了可靠依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 基于图像处理的金相分析的意义
• 1.2 金相组织图像复原对金相组织定量分析统计的意义
• 1.3 国内外金相组织图像自动复原与定量分析的发展
• 1.3.1 金相组织图像自动复原发展现状
• 1.3.2 金相组织图像定量分析的国内外发展
• 1.4 本课题的主要内容
• 第二章 金相组织图像预处理与晶界提取
• 2.1 数字图像的构成及数组初始化
• 2.2 金相图像的预处理
• 2.2.1 金相组织图像的滤波
• 2.2.2 两种滤波方法对比
• 2.3 现有晶界的提取
• 2.3.1 边缘检测方法进行晶界提取
• 2.3.2 阈值分割法提取晶界
• 2.4 本章小结
• 第三章 利用形态学方法复原晶界
• 3.1 形态学理论概述
• 3.1.1 形态学运算中的基本符号和术语
• 3.1.2 膨胀、腐蚀、开运算和闭运算
• 3.2 反相并填充空隙
• 3.2.1 膨胀腐蚀法填充晶粒
• 3.2.2 种子填充法填充晶粒
• 3.2.3 两种填充算法对比
• 3.3 形态学方法分割晶粒
• 3.3.1 部分现有算法及其中的不足
• 3.3.2 新的算法分割晶粒
• 3.3.3 复原效果分析
• 3.3.4 新复原算法小结
• 3.5 本章小结
• 第四章 金相组织图像特征参数定量分析
• 4.1 晶粒编号和边缘提取
• 4.2 待测特征参数
• 4.2.1 单体特征参数及测量方法
• 4.2.2 整体特征参数及测量方法
• 4.3 显微标尺设定
• 4.4 本章小结
• 第五章 金相复原与定量分析系统设计
• 5.1 硬件系统总体构成
• 5.2 软件系统设计
• 5.2.1 软件开发模型
• 5.2.2 软件系统的设计思路与功能规划
• 5.2.3 系统开发工具简介
• 5.2.4 系统主要类和函数简介
• 5.3 系统功能及应用
• 5.3.1 文件操作
• 5.3.2 图像预处理
• 5.3.3 图像复原
• 5.3.4 定量参数测量
• 5.4 本章小结
• 第六章 复原与定量统计结果分析
• 6.1 自动复原结果分析
• 6.2 定量统计结果分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文