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实验室研究与探索 2021年第8期40卷 32-36页

作者：韩越祥卢振发浙江工业职业技术学院设计与艺术学院浙江绍兴315100 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

通过图像预处理与分割、子图像分类、晶界提取和晶界优化等步骤,对20钢的金相组织进行了晶界提取算法的研究,并与手工提取晶界结果进行了对比分析。结果表明,经过晶界提取算法中各步骤的对比和验证,改进分水岭算法+Kirsch算子和k-均值... 详细信息

通过图像预处理与分割、子图像分类、晶界提取和晶界优化等步骤,对20钢的金相组织进行了晶界提取算法的研究,并与手工提取晶界结果进行了对比分析。结果表明,经过晶界提取算法中各步骤的对比和验证,改进分水岭算法+Kirsch算子和k-均值聚类算法+Kirsch算子的自适应多阈值晶界提取效果图都要优于基于Kirsch算子的晶界提取效果图;经过滞后阈值算法处理后的图像中噪声点进一步减少且晶界没有受到影响,晶界提取效果得到增强;提出的经过预处理的滞后阈值算法的晶界提取时间较短,且与手工提取方法得到的晶粒个数和晶粒平均面积最为接近,可以快速有效地提取20钢的晶界。

关键词：图像处理 20钢算法晶界提取准确率

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基于U-Net网络的TA15钛合金图像晶界提取算法研究

基于U-Net网络的TA15钛合金图像晶界提取算法研究

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作者：黎琳燕山大学

学位级别：硕士

早在20世纪50年代,钛合金就成为航空领域的主要材料,钛合金材料的性能与其显微组织结构息息相关。近年来,随着计算机技术的发展,钛合金图像的处理也成为一个热门领域。研究TA15钛合金图像材料性能的前提是对TA15钛合金图像显微组织进行... 详细信息

早在20世纪50年代,钛合金就成为航空领域的主要材料,钛合金材料的性能与其显微组织结构息息相关。近年来,随着计算机技术的发展,钛合金图像的处理也成为一个热门领域。研究TA15钛合金图像材料性能的前提是对TA15钛合金图像显微组织进行定量分析,而晶界α相的提取则是这一过程中最重要的步骤。通过分析TA15钛合金图像晶界α相的组织特征发现晶界提取过程中存在以下两个难点:一是背景的片层组织和晶界α相极为相似,导致不能清晰、直观地识别出晶界α相;二是晶界?相中镶嵌着等轴α相,使晶界α相不连续。针对上述难点,本文主要研究内容如下。首先,针对片层组织和晶界α相纹理、颜色等特征相似,导致片层组织被错误提取的问题,提出了一种基于DR-UNet的TA15钛合金图像晶界提取算法。结合晶界α相的结构特点和人类视觉感受野变化及多尺度特性,引入Deform卷积和多尺度特征块,重构U-Net模型的编码网络和解码网络;同时在跳跃连接中引入短跳跃连接,并随着网络层数的加深,逐渐减少卷积块的使用数量,加强特征融合的同时稳定更新网络参数,提高晶界提取的准确度。其次,针对晶界α相中镶嵌等轴α相而导致的晶界不连续问题,提出了一种基于DRCM-UNet的TA15钛合金图像晶界提取算法。基于人类视觉注意力机制对不同视觉信息的关注不同,在DR-UNet编码网络中引入通道注意力和空间注意力,重新构建一个DRCM编码网络,该模型更关注晶界的空间位置信息,能提取到较完整的晶界α相。最后,针对TA15钛合金图像数量稀少的问题,通过裁剪、水平移动、垂直移动、水平翻转、旋转、缩放等图像变换操作扩大图像数量,构建一个TA15钛合金图像的数据集TAD。在TAD数据集上,本文提出的两种算法可以提取到较完整的晶界?相,验证了上述两种算法的有效性。

关键词： TA15钛合金人类视觉特性晶界提取 U-Net 晶界α相

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基于机器视觉的45钢金相组织晶界提取及评价方法研究

基于机器视觉的45钢金相组织晶界提取及评价方法研究

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作者：赵稼宸江苏大学

学位级别：硕士

在机械制造、加工等领域中,45钢是机械零部件最常用的核心原材料,使用量、使用率均位居前列。因此,在加工上料前、热处理后、成品制成后等关键步骤都需要采集零件样本,对零件进行定量的金相分析。以此保证每一阶段的半成品、成品都达到... 详细信息

在机械制造、加工等领域中,45钢是机械零部件最常用的核心原材料,使用量、使用率均位居前列。因此,在加工上料前、热处理后、成品制成后等关键步骤都需要采集零件样本,对零件进行定量的金相分析。以此保证每一阶段的半成品、成品都达到应有的标准,为生产者和消费者把关。为满足自动化生产应用中快速、大量的金相组织检测的需求,本文基于机器视觉和图像处理技术,从金相组织检测的核心技术晶界提取入手,将45钢金相组织晶界看作一种图像边缘,开展45钢金相组织晶界提取及评价方法研究,主要研究内容与取得的成果如下:1.预处理算法研究及讨论。首先,研究了数字图像中彩色空间与灰度空间的相关理论,对图像亮度不均匀现象的产生、影响进行分析,设计了相关预处理算法的主要步骤;然后,对现有的图像滤波处理算法进行理论研究及实验分析,从实际处理结果中的优缺点提出滤波算法的改进方向;最后,提出了一种适合45钢金相组织图像的小波-双边滤波算法。相对于传统的滤波算法,该算法具有更好的滤波性能和一定图像增强功能。2.经典晶界提取算法研究及讨论。从45钢金相组织图像的特殊性及经典晶界提取算法的理论入手,根据算法理论和实验结果两方面对经典晶界提取算法进行分析讨论,对经典晶界提取算法的优点与劣势进行分析并提出适应于45钢金相组织晶界提取的改进方向。3.晶界提取算法研究及讨论。提出了基于Kirsch算子的自适应多阈值晶界提取算法,通过图像预分割算法将输入图像分割出若干个子图像,再通过图像分类将子图像按一定规律进行合并,并根据不同合并区域的特点设置不同的Kirsch算子的阈值,最后使用基于滞后阈值法对晶界提取图像进行优化。该方法解决了单阈值产生的各类问题并取得良好的效果,为后续金相组织评级奠定了基础。4.晶界提取质量评价体系研究及讨论。提出了基于FD算法的晶界提取质量自动评价体系,选用了经典质量参数、基于纹理特征的质量参数和基于图像区域特性的质量参数作为评级标准,运用了FD法为各个质量参数赋予权重,并通过实验分析确定晶界提取质量的评价分数区间,使基于机器视觉的45钢金相组织晶界提取方法的可靠性有所保证。本文针对45钢金相组织图像所提出的预处理算法、基于Kirsch算子的自适应多阈值算法以及基于FD算法的晶界提取评价体系均取得较好的效果,这些算法不仅能为基于机器视觉的45钢金相定量智能分析系统打下良好的基础,更能提升我国高效高精度金相检测水平。

关键词：机器视觉晶界提取 Kirsch算子评价方法 FD法

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多相晶粒图像分析中复杂晶界的提取

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电子技术应用 2005年第10期31卷 8-10页

作者：张轶琼夏薇滕奇志何小海四川大学电子信息学院四川成都610065

提出了一种在多相晶粒图像分析中提取复杂晶界的有效方法。通过预处理消除晶粒内部灰度差和划痕对边界提取造成的影响;引入模糊理论判别和跟踪边界,模糊边缘检测算法的特点是不需要确定门限值,具有很强的自适应性;最后进行细化去枝得到... 详细信息

提出了一种在多相晶粒图像分析中提取复杂晶界的有效方法。通过预处理消除晶粒内部灰度差和划痕对边界提取造成的影响;引入模糊理论判别和跟踪边界,模糊边缘检测算法的特点是不需要确定门限值,具有很强的自适应性;最后进行细化去枝得到单像素宽度的晶界。

关键词：晶界提取灰度变换邻域平滑模糊理论细化去枝边界提取图像分析晶界晶粒多相

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金相组织图像智能分析技术研究

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新技术新工艺 2014年第10期 75-78页

作者：谢光伟仲兆准钟胜奎张运诗漆鹏杰苏州大学机电工程学院江苏苏州215021 苏州大学沙钢钢铁学院江苏苏州215021

研究了使用相关金相组织图像智能分析技术来提取和重建金相组织的晶界。首先,概述了常用金相组织图像智能分析技术所包含的内容,并给出了研究思路和过程;然后,着重研究了金相组织图像智能分析技术中的图像预处理技术、晶界提取技术以及... 详细信息

研究了使用相关金相组织图像智能分析技术来提取和重建金相组织的晶界。首先,概述了常用金相组织图像智能分析技术所包含的内容,并给出了研究思路和过程;然后,着重研究了金相组织图像智能分析技术中的图像预处理技术、晶界提取技术以及晶界重建技术,并结合实际金相组织图像,对相关技术进行了试验和优化;最后,所得试验结果表明,本研究对金相组织的晶界提取与重建有着较好的效果,具有一定的应用价值。

关键词：金相组织晶界提取腐蚀膨胀图像处理

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大尺度纯铁晶粒组织的三维重建与可视化

大尺度纯铁晶粒组织的三维重建与可视化

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第十四届中国体视学与图像分析学术会议

作者：薛维华王浩刘国权齐琳冯敏楠陈展鹏北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心

为获取足够多数量的真实晶粒样本,对纯铁晶粒组织进行了大尺度的三维重建。重建实验方法采用系列截面法,分析范围为1.3 mm×1.8 mm×0.54 mm,实验获取了二维系列截面300张。针对大尺度情况下三维重建工作量急剧增加等问题,对晶界提取与... 详细信息

为获取足够多数量的真实晶粒样本,对纯铁晶粒组织进行了大尺度的三维重建。重建实验方法采用系列截面法,分析范围为1.3 mm×1.8 mm×0.54 mm,实验获取了二维系列截面300张。针对大尺度情况下三维重建工作量急剧增加等问题,对晶界提取与封闭、晶粒分割等图像处理过程进行了优化。采用计算机与人工相结合的方法在保证重建精度的情况下大大提高了重建效率,在可接受的时间范围内完成了大尺度纯铁晶粒组织的三维重建工作,获取了包含16254颗完整晶粒的纯铁晶粒组织,完整晶粒的平均等体积球直径为39.7μm。对三维晶粒组织的可视化方法进行了分析,针对数字化晶粒组织的晶界面、三晶棱线和四晶交点等细微结构不易可视化等问题,提出了一种新的晶粒组织可视化方法,用VRML(虚拟现实建模语言)实现了由三晶棱和四晶交点组成的晶粒和晶粒组织的计算机可视化。上述三维重建与可视化可达到为有关研究提供基础数据和晶粒与晶粒组织三维信息的目的。

关键词：晶粒组织三维重建系列截面法晶界提取晶粒分割 VRML

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