[发明专利]一种合金两相微结构参数特征提取方法

权利要求书

1.一种合金两相微结构参数特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)合金相试样制备与合金微观SEM图像获取；

2)合金微观SEM图像二值化与降噪；

将合金微观SEM图像转换为黑白二值图像，所需像素分割阈值根据最大类间方差法确定，黑白二值图像中黑色代表第二相粒子，像素值为0，白色代表基体相，像素值为1，应用高斯中值去噪方法对二值化图像进行降噪和边界锐化，所述高斯窗函数大小为[10 10]；

根据最大类间方差法确定像素分割阈值的具体步骤为：

将合金微观SEM图像所示内容分为前景和背景，分割阈值记作G，属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为f₀，其平均灰度为μ₀；背景像素点数占整幅图像的比例为f₁，其平均灰度为μ₁，图像的总平均灰度记为μ，类间方差记为g，图像中像素的灰度值小于阈值G的像素个数记作N₀，像素灰度大于阈值G的像素个数记作N₁，则有：

f₀+f₁＝1 (2-3)

μ＝f₀·μ₀+f₁·μ₁ (2-4)

g＝f₀·(μ₀-μ)²+f₁·(μ₁-μ)² (2-5)

将式(2-5)代入式(2-4)得类间方差如下：

g＝f₀·f₁·(μ₀-μ₁)² (3)

对合金微观SEM图像采用遍历的方法求得使得g取值最大的阈值G，则G就是合金SEM图像二值化分割所需阈值；

3)计算二值化SEM图像两相节点坐标矩阵；

将高斯去噪后的黑白二值图像沿逆时针方向旋转θ°，沿图像像素矩阵行方向设置若干测试弦，规定测试弦进入黑白二值图像中黑色区域时与0像素的交点为第二相粒子前节点，测试弦离开二值图像中黑色区域时与0像素的交点为第二相粒子后节点，记录测试弦与二值图像形成的第二相粒子前节点和后节点位置，形成θ°方向下两相微结构的节点坐标矩阵；

所述节点坐标矩阵具体的提取方法为：

定义P(x_i)为x_i位置处图像的像素值，X_F,i代表前节点矩阵元素，X_B,i代表后节点矩阵元素，第二相粒子前后节点判据如下：

前节点判据：

P(x_i-1,j)＝1，P(x_i,j)＝0，P(x_i+1,j)＝0 j代表第j条测试弦 (4)

后节点判据：

P(x_i-1,j)＝0，P(x_i,j)＝0，P(x_i+1,j)＝1 (5)

依此对每条测试弦沿OX方向进行检测，若满足前节点判据，则将该节点X坐标值x_i,j赋给前节点坐标矩阵对应的元素，即：

X_F,i,j＝x_i,j (6)

若满足后节点判据，则将该点X坐标值赋给后节点坐标矩阵对应的元素，即：

X_B,i,j＝x_i,j (7)

遍历所有测试弦后，得到给定旋转角增量θ下合金两相组织的前后节点坐标矩阵如下：

4)获取两相组织参数数据集；

根据步骤3)获取的第二相粒子前后节点坐标矩阵计算第二相粒子宽度和基体通道宽度沿θ°方向下的数据集，第二相粒子宽度标记为l，基体通道宽度标记为ω；

根据对应二值图像，两相组织参数数据集的计算方法为第二相粒子前、后节点坐标矩阵内部的元素顺差运算和矩阵之间的求差运算：

步骤3)中获取的第二相前后节点矩阵进行逐次递减运算获取ω、l数据集，考虑到图像边界对第二相粒子的截断，对于给定的测试弦考虑两种情况分别进行处理：

第二相粒子前节点首次检出，即X_F,1jX_B,1,j，此时ω和l数据集元素由下式计算：

ω_i＝X_F,i+1,j-X_B，i，j,l_i＝X_B,i,j-X_F，i，j (10)

第二相粒子后节点首次检出，即X_F,1jX_B,1,j，此时ω和l数据集元素由下式计算：

ω_i＝X_F,i,j-X_B,i,j,l_i＝X_B,i+1,j-X_F,1j (11)；

5)两相组织参数数据集混合高斯分布拟合；

6)两相组织微观参数提取。