王建萍[1]2003年在《基于数字图像处理的金相几何参数的定量分析与研究》文中指出长期以来，人们都采用传统的定性和半定量的方法对金相组织进行分析和评定。随着科学技术的不断发展，特别是定量金相学理论和数字图像处理技术的发展，定量金相学在实际工作中得到了很广泛的应用，已经成为金相学的一个重要分支。定量金相学是一门涉及材料科学，计算机科学和图像处理技术及模式识别等学科的综合型应用科学。 金相定量分析就是应用某些可以测量的参数或可计算的参数来准确地表征组织特点，寻找它们与金属材料性能之间的关系。传统的金相定量分析人工检测是一件很辛苦的工作，有些试验因工作量过大而无法进行。 本文通过大量的实验，提出了一种新的晶粒边界细化和晶界重建的方法，提高了以统计像素为基础的全自动测量的精度。同时在全自动测量数据的基础上提出并用实验验证“用分形维数描述晶粒度”的论断。 本论文的主要内容包含了以下内容： 第一章绪论中介绍了金相组织参数检测的意义，金属材料性能与金相显微组织尺寸间的关系，国内外检测技术的发展和应用情况，并阐述将分形原理应用到金相微观组织研究领域的重大意义。 第二章通过介绍金相组织几何参数以及人工分析方法，通过对铁素体晶粒度测试和球墨铸铁第二相参数的测试分析，指出目前计算机全自动检测尚不能完全取代人工检测。 第叁章论述了数字图像预处理的基本原理及其步骤和处理效果，提出了不同检测要求的金相图像需要不同的图像处理方式。 第四章介绍了晶粒细化和晶界重建的各种方法。并通过分析后的图像效果和试验数据，将人工检测和计算机自动检测的进行评定。 第五章介绍了金相几何参数检测的软件组成和开发，以及应用函数类型和流程。最后简述了该软件的主要功能和界面。 第六章在晶粒度检测领域中引进分形理论，用试验证明金相微观组织结构与材料性能参数之间存在着维数关系。 第七章总结了全论文的内容，指出所做工作的成果和不足，并提出系统未来的发展方向。
陈坤[2]2005年在《铜铬稀土引线框架材料的定量金相分析》文中研究说明引线框架材料是集成电路封装中的主要材料,它要求材料具有高的强度和良好的电导率,而CuCr合金由于具有高强度和高电导率,作为引线框架材料,具有广泛的应用前景。为进一步提高该类合金的综合性能,以满足电子工业发展对其提出的更高性能要求,有必要进行更深入的研究。本文主要通过定量金相手段对采用不同工艺研制的Cu-Cr和Cu-Cr-RE合金进行研究,以期为选择最佳时效处理工艺提供有用的信息。 本文分别采用传统固溶时效热处理工艺(950℃固溶+480℃时效)和形变热处理工艺(980℃固溶+冷加工+480℃时效)制备Cu-Cr-RE(包括纯稀土La、Nd、Y)系列合金(Cu0.8Cr、Cu0.8Cr0.05RE和Cu0.8Cr0.4RE)。通过硬度测试、电导率测量、金相显微组织分析、定量金相分析、SEM、EDS、XRD等方法研究了不同热处理工艺对上述合金的硬度、电导率以及组织结构的影响和变化规律,并从机理上进行了分析和解释。研究结果表明: 1.电解浸蚀法可以有效消除试样磨制过程中的划痕,更加突出地显示合金中铬相的金相形貌,提高定量金相分析的效率和准确度。因此,确定电解浸蚀法作为铜铬稀土合金定量金相分析的试样制备方法是切实可行的。 2.在950℃,2小时固溶后,经过480℃,2小时时效后Cu0.8Cr0.4La合金第二相Cr颗粒圆整度较好,粒子更加密集,且能取得最高的硬度。随时效时间延长,其电导率越高,但是时效时间大于2小时后,硬度随着时效时间的延长而降低,发生过时效。因此,在480℃温度下,2小时是Cu0.8Cr0.4La合金最佳时效时间。采用定量金相方法研究铜铬镧叁元合金时效过程中Cr相的动态变化是完全可行的。 3.合金在时效前的变形程度越大,合金硬度值越大,择优取向越明显。小变形量的情况下,合金的硬度和晶粒度存在一定的关系即合金的硬度值越大,其相应的晶粒度越小;大变形量的情况下,晶粒度对硬度没有多大的影响。 4.经980℃固溶和冷变形处理后,Cu0.8Cr0.05Y合金在480℃时效过程中,经长时间(60分钟)的时效也没有出现再结晶现象。究其原因为:一方面,微量的稀土延缓了合金的回复与再结晶;另一方面,时效析出相在晶界上的形核长大
赵霞霞[3]2013年在《基于数字图像的金相定量分析研究》文中指出将数字图像处理应用到材料的金相组织的定量分析,为金相分析开辟了一个新的、有效的途径,使得金相分析过程更加快捷、精确,同时,拓宽了金相组织的检测范围,检测结果更加全面客观。本文主要以数字图像处理在金相定量分析中的应用为目标,以GCr15轴承钢为主要研究对象,实现金相的定量数字化分析。主要研究内容与成果有：(1)讨论了将数字图像处理应用到金相组织分析中研究的意义,定量金相分析的发展研究现状。(2)分析了金相学中晶粒的形成过程、影响晶粒形成的因素；体视学的基本符号和方程、相和相图的概念；金相试样的制备过程以及金相组织常用的测试方法。研究了彩色系统的分类,图像增强与图像技术,以及数字图像处理的数学形态学方法。(3)采用改进的Canny算法,实现了GCr15轴承钢金相组织中碳化物颗粒的边缘的精确提取,计算了碳化物的特征参数。(4)基于图形用户接口技术,运用数字图像处理的知识,开发了数字金相图的定量分析系统,实现了淬火+回火热处理后的GCr15轴承钢中碳化物颗粒的自动提取与计算分析。本文将金相定量分析与计算机技术、概率论、数理统计、体视学等学科紧密结合,将数字图像处理应用到材料微观组织特征参数的提取,实现了金相由半定量向定量研究的转变。本文研究结果对金相组织的定量分析具有一定的科学与工程意义。
肖海波[4]2008年在《图像处理在定量金相分析中的应用》文中认为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叁维直方图的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。
刘兵群[5]2006年在《基于Microsoft Office的金相组织处理与分析系统》文中研究表明计算机金相图像处理是材料科学的一个研究领域。专用金相图像处理软件由于价格昂贵,硬件上实现复杂,在很大程度上不能满足生产、教学、科研工作的需要。本文利用现有硬件设备,以Word 2000为平台,构建了一套基于Microsoft Office的金相图像采集、处理、分析系统。图像采集方面,利用Office中的“插入”菜单,通过CMOS摄像头直接对金相显微镜的成像进行捕捉,把金相图像保存为数字图像文件,并插入到Word中.这种图像采集方法最大的优点是不需要照相和洗相等一些繁琐的程序。图像处理方面,利用Office中的“图片”工具栏和Photo Editor两个图像处理工具,可以很方便地对图像进行灰度、黑白模式的转换,可以对图像的大小、方向、亮度、对比度及平滑等进行处理。通过处理,可以达到令人满意的去噪效果,大大地提高图像的质量。金相分析方面,利用Word2000绘制出需要的测试线,并经实际尺寸的标定后,可以在Word 2000和Photo Editor中对金相组织的一维和二维基本参数进行测量,利用体视学的基本公式和Excel 2000,可以很方便的进行显微组织的定量测量与分析。基于Office2000的金相图像处理与分析系统可以用于生产检测和教学科研,特别是中、小企业或产品单一的冶炼、铸造、轧钢企业。它大大地缩短了金相图像获取的时间,减少了技术劳动,提高了效率和准确度。
方吕[6]2008年在《高分子材料结构图像分析系统研究》文中研究指明材料结构决定材料性能,通过对材料组织结构的特征、大小、分布等的观察分析,可以获知材料的组成成分及性能特点。近年来,人们在研究金属材料结构时积累了大量经验,但是,对于高分子材料的结构分析仍然采用传统的定性或半定量的方法进行分析和评定,自动化程度低。人工进行测定的方法,首先是计算结果不够准确,其次是测定过程繁琐,工作量巨大。随着计算机技术的发展,图像处理在分析检测领域中的应用也越来越广泛,如何更好地利用图像处理技术来进行定量分析,是一个值得研究的课题,本文主要讨论了图像处理和定量金相的基本原理和基本方法在高分子材料图像分析系统中的应用。本文研究了与之相关的图像处理基本操作和常见算法,并详细讨论了数学形态学在组织形态分析中的应用,设计了数字图象处理模块完成图象分割,同时,基于定量金相的测量原理,讨论了常见的几种特征参数的表征方式,并设计了相关参数的测量方案,对图像分析系统进行了定标,并对系统误差进行了分析讨论。最后,应用计算机图像处理技术,研发了一套基于Matlab的显微组织定量分析系统,系统采用可视化界面,具备人机交互功能,以测定碳黑填充橡胶材料组织结构的几何参数为例,介绍了该系统的使用方法和组织结构分析的一般流程,实现了几种特征参数的自动测量。结论证明,本图像分析系统具有良好的GUI工人机交互功能,测量精确,操作灵活方便,能够较大地弥补人工测量的不足。
李南驹[7]2017年在《基于图像处理与仿真的钨合金力学性能分析研究》文中提出钨合金由于其独特的力学性能而被广泛用于民用工业与军工业方面。随着现代技术的不断发展,钨合金逐步取代贫铀合金成为穿甲弹弹芯的主材料。鉴于钨合金优异力学性能和在军事领域的重要地位,研究者们对于钨合金在不同试验条件下的力学性能进行了更深一步地研究。然而在相关研究中,由于钨金属的稀有性以及试验过程中的环境控制等问题,导致进行大量重复性试验的可行性不高。针对这一问题,在有限的试验基础上,利用计算机辅助软件与试验相结合的研究方法是可行的,且研究前景十分广阔。本文以钨合金中的93WNiFe合金为主要研究对象,以高温拉伸试验为基础,综合运用有限元仿真软件以及数字图像处理技术,分析研究了93WNiFe合金在高温拉伸作用下的力学性能变化以及微观金相组织变化的特性及规律,在研究金属材料的宏微观力学性能方面提出了一种有效的研究思路及方法。通过使用电液伺服试验机与高温加热炉对钨合金进行常温及高温拉伸试验,使用金相显微镜与场扫描电镜对金相组织进行观测采集,分析温度对于钨合金力学性能的影响得出:(1)随着温度的升高钨合金的强度逐渐降低,其中抗拉强度与断裂强度的变化规律基本相同,屈服强度变化较为平缓;(2)伴随着温度的升高,钨合金的塑性出现高-低转化现象,在400℃时塑性达到最佳。利用Ansys/Ls-dyna与HyperMesh有限元分析软件对钨合金进行常温及高温热力耦合仿真模拟,通过模拟结果与试验结果对比分析得出:(1)模拟计算的强度与试验强度基本吻合,证明了有限元仿真的可行性及正确性;(2)通过合理添加失效准则,模拟出拉伸断裂时的状态并对断裂后的断口进行分析,得出其断面收缩率变化与真实试验塑性变化规律一致,出现高-低转换现象;(3)预测性分析900℃时的拉伸力学性能,模拟数据符合真实力学性能变化趋势。通过使用数字图像处理技术对钨合金的金相组织进行分析,以Matlab图像处理为主要手段,运用改进分水岭变化分割及矩形拟合的方法,分析微观金相组织中钨颗粒的变形,并对金相组织进行定量分析,得出高温拉伸作用下钨合金宏观塑性变化规律是由于其微观尺度变化所引起的。以试验为基础,通过使用有限元软件仿真与数字图像处理技术不仅可以高效、准确地对钨合金高温拉伸力学性能进行分析,且具有一定的经济效益。
翟改霞[8]2007年在《基于数字技术的铸铁图像分析》文中提出长期以来人们都采用定性和半定量的方法对金相组织图像进行分析和评定,其工作量大、分析结果受主观因素影响大且结果的重现性、一致性差。所以,随着金相学的发展,逐步开始利用定量金相方法实现显微组织图像的分析。选取由石墨和基体组织组成的铸铁作为研究材料,经镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序制备试样,在金相显微镜下对试样进行观察,确定最佳的采集视场,放大倍数根据定量检测标准选择为100×和200×,采集金相图像。利用数字图像处理技术对采集到的金相图像进行处理,实现金相分析。图像分析是金相分析的前提和基础,为了提高金相分析的精度和计算速度,提出基于数字图像处理技术对铸铁金相图像的处理与分析方法进行研究,并获得以下研究成果:1.对采集到的图像进行了标定,为定量测量提供比例尺度。2.将图像由彩色空间转换到灰度空间;针对铸铁金相图像常出现亮度不均匀现象,提出了利用同态滤波的原理对金相图像进行亮度的校正,并取得了好的效果;对金相图像利用传统的空间域和频率域的滤波方法作去噪处理,经过对滤波结果及算法运行效率的分析,本文利用中值滤波来滤除图像中的噪声。3.对铸铁灰度图像直方图进行分析,利用常用的分割算法:阈值化法、FCM聚类法、遗传算法和数学形态学算法对铸铁金相图像进行分割,分析了分割效果和算法的性能。提出了一种适合于铸铁金相图像的基于灰度图像二维统计信息的遗传FCM分割算法,提高分割效率,并得到好的分割效果。4.利用数学形态学知识,针对数学形态学单尺度结构元素梯度算法的局限性,提出了基于数学形态学的多尺度多结构元素梯度算子的边缘检测算法,与经典的边缘检测算法相比,该算法对噪声不敏感,可提取出光滑的目标边界。5.图像分割实现后,对图像中的不同目标区域进行了标识,获得目标物边界,统计出目标个数,提取出图像中各个目标物的面积、周长、形状因子、长短轴之比、伸长度、重心。6.采用面积率计算球化率,对球墨铸铁进行石墨球化评级;用MATLAB实现系统的集成,完成特征参数的保存。
张海军[9]2008年在《基于数字图像处理技术的灰铸铁金相分析》文中研究表明本课题选取由石墨和不同基体组织组成的灰铸铁作为研究材料,根据定量检测标准选取放大倍数为100×、200×和500×进行金相图像的采集。利用数字图像处理技术对采集到的金相图像进行处理,实现灰铸铁金相分析。并得到以下成果和结论:1.针对灰铸铁金相图像出现的亮度不均匀现象,利用空域阴影校正法对金相图像进行亮度不均匀校正;利用小波变换与均值滤波相结合的算法对灰铸铁金相图像进行去噪处理,并取得了较好的结果。2.利用常用的分割算法:阈值化法、FCM聚类法、遗传算法和小波变换对灰铸铁金相图像进行分割,分析了分割效果和算法的性能。提出了一种适合于灰铸铁金相图像的分割算法:在小波域进行的基于二维最大类间方差的遗传算法,提高了分割效率,并得到了较好的分割效果。3.利用面积法实现了石墨数量、铁素体数量以及珠光体数量的计算;利用像素间距离实现了石墨长度的测量;利用分形数学的思想实现了灰铸铁石墨形状的分类;利用两点间距离公式实现了珠光体片间距离的测量。4.基于Matlab7.0,开发了一种灰铸铁金相分析系统,完成特征参数的测定。
黄丽华[10]2004年在《彩色金相显微图像分析系统的建立与彩色图像分割方法的研究》文中进行了进一步梳理自20世纪60年代末第一台图像分析仪诞生以来，人们渐渐地走出传统的辛苦而又低效的人工金相分析，开始利用计算机来进行计算机辅助定量金相分析，因其与传统的人工金相分析相比具有处理速度快、数据精确可靠、实验结果的重现性好等一系列的优点，已经逐渐地取代传统的金相分析方法。 不过，纵观这叁、四十年计算机辅助定量金相分析的发展，国内大多是停留在黑白金相图像的处理上，即利用灰度来进行图像的处理和分析。随着对金相定量要求和精度的提高，这种基于灰度的黑白图像分析在许多定量金相的分析任务中已经显出有些无力。随着彩色图像处理技术的快速发展和计算机储存与处理能力的飞速提高，目前许多国家研究人员已经着手研究利用彩色金相图像来进行分析，因为其衬度鲜明、可分辨能力强等特点。 本课题是南京东图数码科技公司(即原江南光学仪器厂的技术开发部门)的一个委托研究项目，在该公司提供的实验设备的基础上，建立一套彩色金相计算机辅助分析系统(CMAS-Color Metallography Image Compute-aided Analysis System)。该系统集XJL—02立式显微镜、CCD摄像头、视频图像采集卡、计算机显示系统于一体，实现了从彩色金相图像记录、采集、预处理到特征参数测量、结果分析和打印等一系列功能。 该系统针对彩色金相显微图像的特点，重点建立一系列适合金相应用的彩色图像处理方法作为CMAS系统的重要组成部分。这些方法包括彩色增强(色调／饱和度调整、亮度／对比度调整、多通道颜色调整)，颜色变换(彩色图像灰度化、真彩色图像256色化)，矢量滤波，和作重点研究的彩色图像分割(聚类法、阈值法、区域生长法、边缘提取)。
参考文献：
[1]. 基于数字图像处理的金相几何参数的定量分析与研究[D]. 王建萍. 浙江大学. 2003
[2]. 铜铬稀土引线框架材料的定量金相分析[D]. 陈坤. 南昌大学. 2005
[3]. 基于数字图像的金相定量分析研究[D]. 赵霞霞. 兰州理工大学. 2013
[4]. 图像处理在定量金相分析中的应用[D]. 肖海波. 江西理工大学. 2008
[5]. 基于Microsoft Office的金相组织处理与分析系统[D]. 刘兵群. 河北工业大学. 2006
[6]. 高分子材料结构图像分析系统研究[D]. 方吕. 北京化工大学. 2008
[7]. 基于图像处理与仿真的钨合金力学性能分析研究[D]. 李南驹. 西安建筑科技大学. 2017
[8]. 基于数字技术的铸铁图像分析[D]. 翟改霞. 内蒙古农业大学. 2007
[9]. 基于数字图像处理技术的灰铸铁金相分析[D]. 张海军. 内蒙古农业大学. 2008
[10]. 彩色金相显微图像分析系统的建立与彩色图像分割方法的研究[D]. 黄丽华. 浙江大学. 2004