[發(fā)明專利]一種多相材料連續(xù)剖面圖像獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810059980.0
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108387524B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范宏;劉樹明;趙鐵軍;張鵬;金祖權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N1/28;B24B7/10;B24B41/00;B24B41/06;B24B55/00;B24B55/06
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

1.一種多相材料連續(xù)剖面圖像獲取方法，其特征在于具體工藝過程包括打磨多相材料試件、拍攝多相材料剖面圖像、配準(zhǔn)連續(xù)剖面圖像、標(biāo)準(zhǔn)化處理連續(xù)剖面圖像和預(yù)處理連續(xù)剖面圖像共五個步驟：

(一)打磨多相材料試件：將磨削刀具與脆性材料剖面磨削箱室固定連接，把預(yù)制的多相材料試件裝設(shè)并固定在脆性材料剖面磨削箱室的試件夾持機(jī)構(gòu)上，按照設(shè)定的磨削參數(shù)對多相材料試件進(jìn)行打磨，磨削刀具的橫向絲桿控制磨頭前后往復(fù)運動，磨削刀具的縱向絲桿控制磨頭的進(jìn)深間距，磨削刀具的阻尼器和縱向絲桿的精密螺絲能夠進(jìn)行角度調(diào)整以實現(xiàn)進(jìn)深間距為0.01—2mm的多相材料剖面打磨；

磨頭粒度分為粗粒式和細(xì)粒式的金剛石顆粒式，不同粒度的磨頭能夠獲取不同光滑程度的打磨剖面；

(二)拍攝多相材料剖面圖像：利用外置數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行多相材料試件剖面圖像的拍攝，將固定在三腳架上的數(shù)碼相機(jī)與多相材料試件截面的相對位置保持不變，調(diào)整相機(jī)鏡頭的垂直高度使其與多相材料試件的截面中心點的垂直高度均為H1，相機(jī)鏡頭距多相材料試件截面的水平直線距離為H2，待步驟(一)中每層多相材料試件剖面打磨完成后，將脆性材料剖面磨削箱室的試件夾持箱門開啟并固定在90°方向上，打開相機(jī)對多相材料試件的剖面進(jìn)行拍照，交替進(jìn)行步驟(一)與步驟(二)得到設(shè)定深度范圍內(nèi)的多相材料試件連續(xù)剖面圖像，相機(jī)與試件夾持機(jī)構(gòu)的相對穩(wěn)定性能夠保證連續(xù)剖面圖像的銜接性和校準(zhǔn)度；

(三)配準(zhǔn)連續(xù)剖面圖像：采用基于點映射的幾何配準(zhǔn)方法，對連續(xù)剖面圖像進(jìn)行三錨點配準(zhǔn)，選取試件夾持機(jī)構(gòu)上靠近多相材料試件的三個控制點作為基準(zhǔn)點，三個基準(zhǔn)點不在一條直線上，連續(xù)剖面圖像成像時，每個剖面圖像都包含這三個基準(zhǔn)點，選擇其中一幅標(biāo)準(zhǔn)圖像作為基準(zhǔn)圖像，其余剖面圖像為待配準(zhǔn)圖像，標(biāo)準(zhǔn)圖像是連續(xù)剖面圖像中的角度、距離、方向和物體位置均符合設(shè)定要求的圖像，圖像配準(zhǔn)是尋求待配準(zhǔn)圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像間一對一的映射的過程，是將兩幅圖像中對應(yīng)于空間同一位置的點聯(lián)系起來，待配準(zhǔn)圖像中的三個控制點與基準(zhǔn)圖像中的三個基準(zhǔn)點應(yīng)重合，根據(jù)控制點的位置來推算空間映射的關(guān)系，再用空間映射的關(guān)系對待配準(zhǔn)圖像進(jìn)行幾何變換，在MATLAB中，使用cpselect函數(shù)交互工具對連續(xù)剖面圖像進(jìn)行Z軸方向的配準(zhǔn)，獲得配準(zhǔn)結(jié)果；

(四)標(biāo)準(zhǔn)化處理連續(xù)剖面圖像：拍攝時包含了不屬于多相材料試件剖面圖像的錨點，利用Photoshop、image proplus對配準(zhǔn)后的連續(xù)剖面圖像進(jìn)行統(tǒng)一的圖像剪裁，裁剪掉連續(xù)剖面圖像周圍包括錨點的無用區(qū)域，保留需要分析的多相材料試件打磨區(qū)域的連續(xù)剖面圖像并進(jìn)行尺寸校正，將連續(xù)剖面圖像調(diào)整為相同的像素值，得到具有“模擬CT”圖像特征的連續(xù)剖面圖像；

(五)預(yù)處理連續(xù)剖面圖像：

圖像分析前需要根據(jù)使用要求對圖像進(jìn)行預(yù)處理以達(dá)到分析效果，圖像預(yù)處理能夠排除多相材料試件連續(xù)剖面圖像的噪聲現(xiàn)象，提高圖像使用質(zhì)量，圖像預(yù)處理包括圖像增強(qiáng)和圖像分割：

(1)圖像增強(qiáng)：對步驟(四)處理的連續(xù)剖面圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，采用均值濾波、中值濾波或線性高通濾波函數(shù)變換對連續(xù)剖面圖像進(jìn)行平滑和銳化處理；

(2)圖像分割：圖像分割是按照設(shè)定原則將圖像分成具有各自相同特性的區(qū)域并獲取目標(biāo)對象的過程，對步驟(1)處理的連續(xù)剖面圖像進(jìn)行圖像分割處理，圖像分割的路徑有三種，一是以區(qū)域為對象進(jìn)行分割，采取相似性原則進(jìn)行區(qū)域劃分，依據(jù)圖像的灰度值將圖像劃分為不同的區(qū)域；二是以物體邊界為對象，以確定區(qū)域間的邊界達(dá)到分割圖像的目的；三是通過連接邊緣像素形成分割邊界來實現(xiàn)分割；

根據(jù)圖像處理的要求選擇圖像分割的路徑，最后對分割后的連續(xù)剖面圖像進(jìn)行灰度化處理，實現(xiàn)多相材料連續(xù)剖面圖像獲取。