Page 41 - 理化检验-物理分册2021年第十二期
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刘吉华, 等: MATLAB软件在铁路车轮钢组织定量分析中的应用
与波形的交点所对应的
( 3 )取d 的最大值d m
阈值h 就是所选的阈值。
( 4 )在最大波峰对应位置不在直方图亮侧时,
需要进行直方图翻转, 翻转后求出阈值 T , 再用255
减去阈值T , 即为所求的阈值h 。
结合上文直方图分析可得, 含量较高的珠光体
相为 SEM 图中较亮的区域, 而含量较少的先共析
铁素体较暗, 因此直方图波峰均出现在图像亮侧, 所
以在计算中不用考虑原三角形算法中直方图翻转的
情况, 可以将算法进行简化, 简化后的算法为
, )( 波峰) 和
( 1 )连接单峰直方图最大点( x m ym
, ), 形成线段L 。
最小值点( x sy s
( 2 )作L 的垂线与波形相交, 形成垂线段d 。
与波形的交点所对应的
( 3 )取d 的最大值d m
阈值h 就是所选的阈值。
图7 对图1c ) 进行直方图规定化前后的图像分割对比 简化后的算法更加简洁, 同时可避免因为材料
Fi g 7 Com p aretheima g ese g mentationbeforeandafter
中杂质造成计算过程中直方图翻转计算的情况, 更
histo g rams p ecificationforFi g 1c
适合珠光体 - 铁素体材料 SEM 图的图像分割。图9
a beforehisto g rams p ecification b afterhisto g rams p ecification
为图1中各图二值化分割后的图像。
时, 小的波峰干扰导致图像分割失败; 使用直方图规
3.4 特征提取
定化对图像增强后, 图像直方图符合三角形算法要
使用三角形算法计算出合适的阈值对图像进行
求, 使用三角形算法能成功对图像进行分割。对图
分割后, 图像不再涉及其他灰度值像素, 只有 0 或
像进行预处理后, 能有效地减少金相图像中存在的
噪声, 同时还能对图像进行有目的地增强, 为后续图 255 。图像中的目标和背景即被分离, 小于阈值的黑
色部分即为所需计算的铁素体相。
像分割奠定了基础。
3.3 图像分割 计算出图像中黑色像素点数量后, 与所计算图
使用三角形算法对图像进行分割, 三角形算法 像总像素点之比即为该图像中先共析铁素体相所占
是 PAUL于2001年提出的, 基于纯几何方法寻找 比例。基于三角形算法对图像二值化分割, 进行特
最佳阈值对图像进行分割的方法 [ 12 ] 。图 8 为三角 征提取后, 计算结果见表2 。
形算法说明示意图, 三角形算法的原理为
4 结果对比
传统金相分析与基于数字图像处理的定量金相
分析结果对比如图 10 所示。可以发现, 1 号材料
3000×图像计算结果相差较大, 分析认为, 数字图
像处理过程中, 材料中的类珠光体碳化物因为颜色
较深, 在二值化时被识别为先共析铁素体, 导致计算
结果偏大。 1号材料除3000×图像外, 考虑计算中
的误差, 本算法计算的先共析铁素体结果与传统定
图8 三角形算法示意图 量金相分析结果接近。 2号材料传统金相方法测算
Fi g 8 Schematicdia g ramofthetrian g leal g orithm 结果均大于数字图像处理计算得到的结果, 造成该
, )( 波 结果的原因是相分布的不均匀性。金相分析测定相
( 1 )连接单峰直方图的最大值点( x m ym
, ), 波谷在图像的左侧还是右 含量会因为放大倍数和测量视场造成误差 [ 14 ] , 在传
峰) 和最小值点( x s y s
侧, 视实际情况而定, 形成线段L 。 统金相方法测量相含量过程中, 会选择视场内有先
( 2 )作L 的垂线与波形相交, 形成垂线段d 。 共析铁素体的区域进行测算, 当先共析铁素体在视
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