[發明專利]一種鋼中析出粒子的自動測量及其形態分類方法

無效

• 申請號: 200910030216.1
• 申請日: 2009-03-17
• 公開（公告）號: CN101510262A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 李新城;朱偉興;張炎
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06T7/00;G06N3/02;G01N15/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及鋼的微觀組織分析領域，具體涉及鋼材試樣的透射電鏡薄膜圖像和透射電 鏡復形圖像中析出粒子測量及其形態分類分析方法。

背景技術

隨著鋼鐵材料科技研究的飛速發展，各種鋼種的研發已經逐漸建立在成分、結構、組 織和性能的定量關系的基礎上，即對于鋼鐵材料可以通過制備、熱機械加工和熱處理控制 其相結構和顯微組織從而獲得所需的性能。對于多相的鋼種而言，鋼中析出粒子的粒徑、 形態及分布對其組織和性能起決定性的影響。為了提高鋼的性能，充分發揮有利析出粒子 的作用，控制有害析出粒子的影響，就要對析出粒子的粒徑、形態等進行準確測量、分類 和統計。因此，如何精確、高效地測量與統計析出粒子的粒徑和形態分布，成為鋼的微觀 組織分析領域中迫切需要解決的重要問題。

鋼中的析出粒子的分析方法通常采用定壓電解法，即試樣用一定電解液電解，濾掉的 殘渣用一定溶液溶解后，過濾出溶解液，再測定過濾液中的錳量或鋁量。然而，這種檢測 方法對于剛開始析出階段生成的細小第二相質點來說必然有所丟失，即化學方法中檢測不 到這些細小的析出粒子。而使用透射電鏡來觀察復型或薄膜樣品則不存在丟失問題。因為， 復型可以把細小的析出粒子從基體內拓取，放大適當倍數后很方便觀察這些析出粒子。而 薄膜樣品照片本身就是對基體析出粒子的真實反映，故對透射電鏡照片(復型或薄膜樣品) 進行分析就可以定量計算出析出粒子的目標參數。然而，在進行這項工作的具體操作時， 則又是一項繁復、耗力和耗時的工作，這是由于析出粒子顆粒的復雜性所造成的。鋼中析 出粒子的顆粒不僅形態和大小各異，而且還存在一些特有的粒子缺陷，諸如：粒子團聚、 粒子孔洞和粒子毛刺等，均給測量帶來很多不確定因素。長期以來這一過程一直沿襲著傳 統的網格法人工測量計算與統計的工作模式。據統計，對任一鋼中析出粒子電鏡圖像的人 工測量計算與統計至少費時十幾分鐘，而這必然帶來測量效率低和分類統計結果精度亦低 的問題，造成鋼種的成分、結構、組織和性能的定量關系難以準確建立，從而嚴重影響到 鋼種的研發設計工作。

發明內容

本發明的目的是針對目前靠人工網格法手工測量計算與統計的工作模式的低效率和低 精度的缺陷，提供了一種基于顆粒形態特征和神經網絡分類方法的鋼中析出粒子的自動測 量及形態分類統計方法，利用計算機實現對鋼中析出粒子的粒徑與形態進行精確、高效地 測量、分類與統計工作。

本發明的技術方案是：先將鋼中析出的目標粒子的電鏡圖像進行圖像二值分割，得到 粒子的二值圖像；對目標粒子二值圖像通過形態濾波方法去噪聲，用種子填充方法填充孔 洞，且由經驗判據所定域值判定待分離粒子并進行團聚粒子的分離；再對分離后的粒子進 行區域標定；最后建立鋼中析出的目標粒子的神經網絡形態分類模型；將析出的目標粒子 的自動分類統計結果以圖表文件顯示輸出。

本發明優點是：

1、通過形態濾波、改進種子填充和經驗判據所定域值方法，能夠解決粒子團聚、粒子 孔洞及毛刺等缺陷，可獲得理想的測量分類效果，無漏檢，無重檢。

2、粒徑大小測量精度達±2um，粒徑分布吻合率≥91.7％，形態分類吻合率≥90.5％。

3、整個測量分類過程在標準配置的計算機上運行，完成一個視場的粒子測量分類只需 幾分鐘即可。

4、本發明為鋼中析出粒子的定量微觀分析提供了可靠依據。

5、本發明具有優異的普適性，可以推廣應用于材料領域和生物領域中一切背景復雜和 形態復雜的粒子測量分類工作。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明的流程框圖；

圖2是實施例1鋼中析出粒子原始輸入透射電鏡圖像；

圖3是實施例1圖像二值分割并形態濾波后的圖像；

圖4a是實施例1透射電鏡下的團聚粒子的待分離粒子圖像，圖4b是分離后粒子圖像；

圖5a是實施例1孔洞粒子的待填充粒子圖像，圖5b是填充后粒子圖像；

圖6是實施例1粒子區域標定遞歸處理次序圖；

圖7a是實施例1析出粒子的粒徑分布圖，圖7b是析出粒子的形態分布圖；

圖8是實施例2鋼中析出粒子原始輸入透射電鏡圖像；

圖9是實施例2圖像二值分割、形態濾波及缺陷粒子處理后的效果圖；