Page 39 - 理化检验-物理分册2021年第十二期

刘吉华, 等: MATLAB软件在铁路车轮钢组织定量分析中的应用

传统定量金相分析方法测算后, 结果如表1所示。
表1 网络截线法人工测算先共析铁素体相占比 3 数字图像处理

Tab 1 The p ro p ortionof p roeutectoidferrite p hasewascalculated
利用 MATLAB 软件进行定量金相分析, 计算
manuall y b y networkinterce p tmethod %
1号材料 2号材料 组织中先共析铁素体相的处理流程如图3所示。
项目

500× 1000× 3000× 500× 1000× 3000×
体积
6.94 9.47 15.28 3.92 7.77 10.07
分数
由表 1 可知, 用同种材料不同倍数的 SEM 图 图3 显微组织图像处理流程图
测算出的先共析铁素体相含量并不相同。除去人工 Fi g 3 Flowchartofmicrostructureima g e p rocessin g

测算中不可避免的误差外, 在微观下观察, 相在材料 3.1 图像直方图分析
中的分布不均匀是造成这个现象的原因。随着电子 灰度直方图是表征图像的重要部分之一。将灰
显微镜倍数的放大, 显微镜视场不变, 测算面积就会 度图像从0~255分为256个灰度级, 灰度直方图是
变小, 由于先共析铁素体分布的不均匀, 且测量面积 图像中灰度分布的统计函数, 反映不同像素灰度级
越小, 相分布越不均匀。因此, 随着测量区域不同, 大小出现的概率。图4是图1中各图所对应的灰度
计算结果也不相同。 直方图。

图4 两种车轮钢SEM 图像对应的灰度直方图

Fi g 4 Gra y histo g ramcorres p ondin g toSEMima g eofthetwokindswheelsteel

a g ra y histo g ramcorres p ondin g toFi g 1a b g ra y histo g ramcorres p ondin g toFi g 1b c g ra y histo g ramcorres p ondin g toFi g 1c

d g ra y histo g ramcorres p ondin g toFi g 1d e g ra y histo g ramcorres p ondin g toFi g 1e f g ra y histo g ramcorres p ondin g toFi g 1f
通过图 4 可以观察到, 各个车轮钢 SEM 图所 不足以再形成波峰。
对应的直方图均呈现出单峰的形式。结合图 1 的 经过对新型车轮钢材料组织 SEM 图及灰度
SEM 图进行观察, 峰值所对应的显微组织为珠光 直方图分析, 根据直方图特征, 笔者使用一种针对
体, 在图4a ) ~c ) 中可以发现峰值左侧有一个小的 直方图为单峰图像的进行图像分割的算法 [ 12 ] ( 下
波峰, 所对应的显微组织为先共析铁素体。随着先 文简称三角形算法)。针对三角形算法只适用于
共析铁素体含量的减少, 峰值随之减小, 直方图逐渐 直方图为常规单峰直方图的图像, 在图像的预处
呈现出常规单峰直方图的形式, 直方图呈现单峰的 理中, 对图像进行增强处理, 使灰度直方图满足三
原因是因为目标部分即先共析铁素体的含量较少, 角形算法要求。
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