[發(fā)明專利]一種基于改進生成對抗網(wǎng)絡(luò)的金相顯微組織圖像生成方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210598440.6 | 申請日： | 2022-05-30 |
| 公開（公告）號： | CN115100307A | 公開（公告）日： | 2022-09-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 曹光明;劉建軍;王皓;李鑫;崔春圓;劉振宇 | 申請（專利權(quán)）人： | 東北大學 |
| 主分類號： | G06T11/00 | 分類號： | G06T11/00;G06N3/04;G06N3/08;G06V10/764;G06V10/77;G06V10/774 |
| 代理公司： | 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109 | 代理人： | 徐湘輝 |
| 地址： | 110819 遼寧*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 改進 生成 對抗 網(wǎng)絡(luò) 金相 顯微 組織 圖像 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種基于改進生成對抗網(wǎng)絡(luò)的金相顯微組織圖像生成方法，屬于鋼鐵的顯微組織智能調(diào)控領(lǐng)域。本發(fā)明應(yīng)用逆向殘差網(wǎng)絡(luò)作為生成對抗網(wǎng)絡(luò)的生成器，實現(xiàn)由一維金屬材料的成分和工藝數(shù)據(jù)到三維金相顯微組織圖像的轉(zhuǎn)換，相較于傳統(tǒng)的金相顯微組織圖像采集流程，本發(fā)明方法大大減少了金相顯微組織圖像生成時間，通過使用改進生成對抗網(wǎng)絡(luò)中的生成器，將小尺寸單通道圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成大尺寸三通道金相顯微組織圖像數(shù)據(jù)，避免了耗時較長的金相顯微組織圖像的采集流程，能夠幫助研究人員提前觀測給定金屬材料成分和工藝數(shù)據(jù)所對應(yīng)的金相顯微組織圖像，有利于提高鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)效率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋼鐵的顯微組織智能調(diào)控領(lǐng)域，特別是涉及一種基于改進生成對抗網(wǎng)絡(luò)的金相顯微組織圖像生成方法。
背景技術(shù)
金相顯微組織是指將用適當方法(如腐蝕)處理后的金屬試樣的磨面或薄膜置于光學顯微鏡或電子顯微鏡下觀察到的組織。金相顯微組織圖像分析是研究金屬材料性能、成分、組織結(jié)構(gòu)、加工工藝之間關(guān)系的主要方法之一，在材料科學領(lǐng)域中有舉足輕重的作用。鋼材的金相顯微組織圖像包含豐富的組織形貌及分布信息，其對鋼鐵材料的化學和機械性能起著決定性的影響。
目前獲取鋼材的金相顯微組織圖像主要步驟如下：(1)取樣。在切取鋼材過程中，應(yīng)包括檢驗部位的整個壁厚截面，對于壁厚較大的截面允許制成若干個試樣。(2)磨制。首先將截取的試樣在砂輪機上進行磨平，磨平時用力輕而均勻，接著使用不同粒度的金相砂紙逐步磨光。(3)拋光。金相試樣經(jīng)磨光后，有細微磨痕及表面有金屬形變的擾動，所以進行拋光處理。拋光可以去掉磨面上的痕跡，消除磨面上的形變擾動層，試樣的拋光有機械拋光、化學拋光和電解拋光等方法。(4)腐蝕。拋光好的金相試樣，要得到微觀組織的信息，必須經(jīng)過適當?shù)母g(如使用4％的硝酸酒精溶液對金屬試樣腐蝕)，才能使顯微組織正確的顯示出來。(5)采集。通過金相顯微鏡對制作好的金相試樣進行金相圖像采集。上述獲取金相顯微組織圖像的方法會受到檢測人員主觀性的影響，同時這種金相顯微組織圖像采集流程不僅耗時長而且成本高。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于改進生成對抗網(wǎng)絡(luò)的金相顯微組織圖像生成方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
1、一種基于改進生成對抗網(wǎng)絡(luò)的金相顯微組織圖像生成方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
步驟1：讀取訓練集中的一幅金相顯微組織圖像，并依據(jù)圖像的大小將其定義為大小為(C,W,H)的三維矩陣，表示為X(C,W,H)；
步驟2：將X經(jīng)過判別器得到特征圖M1～M5，并將特征圖M5經(jīng)過Sigmoid函數(shù)后輸出所述金相顯微組織圖像為真的概率；
步驟3：使用二進制交叉熵損失函數(shù)計算步驟2中得到的所述金相顯微組織圖像為真的概率與真實概率1之間的損失值，并進行反向傳遞，從而對判別器中的模型參數(shù)進行迭代優(yōu)化，得到迭代訓練一次的判別器模型；
步驟4：在生成器中，應(yīng)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將訓練集中與所述金相顯微組織圖像相對應(yīng)的一維金屬材料的成分和工藝數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成單通道三維矩陣G，表示為：(1,W′,H′)；
步驟5：將殘差單元加入到生成器中獲得改進的生成器，將矩陣G經(jīng)過改進的生成器得到特征圖M6～M12；
步驟6：將步驟5得到的特征圖M12輸入到步驟3中獲得的經(jīng)過一次迭代訓練的判別器，并對M12執(zhí)行步驟2和步驟3操作，得到損失值并進行反向傳遞；
步驟7：在設(shè)定的迭代次數(shù)內(nèi)，執(zhí)行步驟1～步驟6，得到訓練完畢的生成器；
步驟8：將測試集中的金屬材料的成分和工藝數(shù)據(jù)輸入到訓練好的生成器中生成金相顯微組織圖像。
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