图像处理在定量金相分析中的应用

论文摘要

20世纪70年代以来,半固态成形技术发展迅速,取得了很大的进展,但是半固态金相组织的分析和计算都是传统的定性和半定量的方法。随着定量金相和体视学的发展,人们也在研究材料显微组织与成分及性能之间的有规律的函数关系。但是在确定这种规律的过程中,需要测定金相组织的特征参数。如果依靠手工的方法进行测定不仅计算结果不够准确,而且测定过程繁琐,工作量巨大。近年来,随着计算机图像处理技术和定量金相的发展,基于图像处理的定量金相分析引起了广泛的关注。本文较全面地研究了图像处理的理论及方法和金相分析技术,以实现半固态镁合金的定量金相分析为目标,利用MATLAB编程,设计完成了一个界面友好,使用方便的金相分析系统。本论文主要研究内容及成果表现在:1.对半固态灰度图像进行分析,利用常用的阈值化法、FCM聚类法和数学形态学算法对金相图像进行分割,分析了分割效果。提出了一种基于金相图像三维直方图的FCM分割算法及其改进的模糊核聚类KFCM算法,提高了分割效率,并得到了好的分割效果。2.利用数学形态学知识,针对数学形态学单尺度结构元素的局限性,提出了基于数学形态学的多尺度开运算,并有很好的分割半固态金相图像效果。3.对分割后的半固态金相图像,统计出了图像中各个目标物的个数,提取出了图像中目标晶粒的面积、周长、形状因子等组织特征参数。4.采用面积法、截线法对半固态金相进行晶粒度评级;用MATLAB实现系统的集成,完成特征参数的保存。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 金相分析技术和图像处理技术研究现状
• 1.2.1 金相分析技术研究现状
• 1.2.2 图像处理技术研究现状
• 1.3 半固态金相分析
• 1.4 存在的问题
• 1.5 本论文研究内容和采取的技术路线
• 1.6 小结
• 第二章 半固态镁合金金相图像处理
• 2.1 半固态镁合金金相图像获取
• 2.1.1 金相试样的制备
• 2.1.2 图像采集
• 2.2 半固态镁合金金相图像预处理
• 2.2.1 图像变换
• 2.2.2 图像增强
• 2.3 半固态镁合金金相图像二值化和形态学处理
• 2.3.1 常用图像二值分割方法
• 2.3.2 基于三维直方图的FCM 二值化分割
• 2.3.3 基于三维直方图的改进FCM 二值化分割
• 2.3.4 数学形态学处理
• 2.4 半固态镁合金金相图像几何特征测量
• 2.4.1 基本概念
• 2.4.2 几何特征参数测量
• 2.5 小结
• 第三章 金相组织特征参数测量
• 3.1 基本符号和基本方程
• 3.2 标定标尺
• 3.3 主要组织参数测量
• 3.3.1 晶粒大小
• 3.3.2 晶粒周长和面积的估算
• 3.3.3 晶粒平均面积
• 3.3.4 形状因子
• 3.3.5 长轴长与短轴长
• 3.3.6 体积百分比
• 3.3.7 单位测量面积内特征物个数
• 3.4 小结
• 第四章 半固态镁合金定量金相分析系统开发
• 4.1 系统软件总体设计
• 4.2 半固态镁合金定量金相分析系统组成
• 4.3 半固态镁合金金相组织特征测量实验
• 4.4 小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 晶粒度级别与晶粒大小的对照关系
• 作者简介