專利名稱：一種金相顯微組織圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于理化檢測技術(shù)，涉及對金相顯微組織圖像處理方法的改進(jìn)。

背景技術(shù)：
目前，金相電子顯微鏡采用傳統(tǒng)的數(shù)字圖像分析方法是依賴試驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行金 相圖像分析，具體分析方法是將同一金相顯微圖片打印出數(shù)十份稱重，然后將其中的晶粒 部分摳出再次稱重，最后通過計(jì)算晶粒部分的重量占總重量百分比的方法計(jì)算晶粒的面積 百分比。這種人工處理方法的缺點(diǎn)是處理效率和分析精度不高。另外，還有采用數(shù)字圖像 處理軟件對金相顯微組織圖像進(jìn)行處理的方法，其缺點(diǎn)是現(xiàn)有的數(shù)字圖像處理軟件在實(shí) 際應(yīng)用中無法自動(dòng)識別圖像中的干擾項(xiàng)，無法自動(dòng)剔除圖像干擾，處理精度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種處理效率和分析精度高的金相顯微組織圖像處理方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種金相顯微組織圖像處理方法，處理的步驟如下1、通過電子顯微鏡采集金相圖片，圖片分辨率不低于800X600 ；2、規(guī)定金相圖片的圖像模式將電子顯微采集的金相圖片的圖像模式由RGB模式 轉(zhuǎn)換為HIS模式；2. 1、對RGB三色信號做歸一化處理歸一化處理的具體方法是將圖像中任意像 素點(diǎn)RGB三色信號色度值的除以該像素點(diǎn)的Bit值，得到圖像所有像素點(diǎn)數(shù)值在0 1之 間的歸一值；2. 2、對進(jìn)行RGB模式到HIS模式的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式如下1 = 1/3 (R+G+B)....................................................[1]S = 1-3[min{R, G, B}]/(R+G+B).......................................[2]H = arcos {1 [ (R-G)+ (R+B)]/2 [(R-G)2+(R-B) (G-B) ] 1/2}...............[3]上面三式中1表示亮度，S表示飽和度，H表示色度；3、對變換到HIS模式的圖像進(jìn)行圖像濾波采用Epanechnikov小波函數(shù)均值平移 向量的方法，對HIS模式的圖像進(jìn)行濾波，具體方法是以任意像素點(diǎn)為中心像素點(diǎn)，計(jì)算 中心像素點(diǎn)周圍8個(gè)像素點(diǎn)與該中心像素點(diǎn)的距離，然后，將距離小于設(shè)定閾值的像素點(diǎn) 的平均像素值作為該中心像素點(diǎn)的色度值；4、對濾波后的圖像進(jìn)行Hotelling變換；5、采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類算法處理圖像具體方法是設(shè)定一個(gè)色度閾值，將濾 波后圖像中的所有像素點(diǎn)分成兩類，大于色度閾值的像素點(diǎn)為黑色像素點(diǎn)，小于色度閾值 的像素點(diǎn)為白色像素點(diǎn)，將圖像變?yōu)槎岛诎讏D像；6、圖像特征提取利用數(shù)學(xué)形態(tài)算法進(jìn)行圖像特征提取，去除比晶粒結(jié)構(gòu)元素小 的圖像細(xì)節(jié)；
7、計(jì)算提取后的所有晶粒元素中的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，然后將晶粒元素的像素點(diǎn)個(gè)數(shù) 除以圖像的總像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，即可得到晶粒的面積百分比。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是大大提高了處理效率和分析精度。與人工處理方法相比，處理效 率提高了 100倍以上，分析精度比人工處理方法和數(shù)字圖像處理軟件處理方法提高了 20% 以上。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種金相顯微組織圖像處理方法，處理的步驟 如下1、通過電子顯微鏡采集金相圖片，圖片分辨率不低于800X600 ；2、規(guī)定金相圖片的圖像模式將電子顯微采集的金 相圖片的圖像模式由RGB模式 轉(zhuǎn)換為HIS模式；現(xiàn)有的電子顯微采集金相圖片為RGB模式圖片(紅、綠、藍(lán)三色組成)，由于RGB三 個(gè)分量的相關(guān)性很強(qiáng)，例如當(dāng)光線發(fā)生變化時(shí)，RGB三個(gè)分量將同時(shí)發(fā)生變化。因此，檢測 結(jié)果與轉(zhuǎn)換為灰度圖像后的檢測結(jié)果相比變化不大。為了克服RGB顏色空間的不均勻和不 直觀的缺點(diǎn)，在彩色圖像處理中可以采用更加符合顏色視覺特性的顏色空間。HS I顏色空 間便是其中的一種，HS I顏色空間是從人的視覺感知角度建立的。H為色度，是描述純色的 屬性；S為飽和度，給出一種純色被白光稀釋的程度的度量；I為亮度，是視覺對光刺激的亮 度響應(yīng)。HSI顏色空間在彩色圖像中從攜帶的彩色信息(色度和飽和度)里消去強(qiáng)度分量 的影響，因此這種顏色空間對人來說是自然的、直觀的。2. 1、對RGB三色信號做歸一化處理歸一化處理的具體方法是將圖像中任意像 素點(diǎn)RGB三色信號色度值的除以該像素點(diǎn)的Bi t值，得到圖像所有像素點(diǎn)數(shù)值在0 1之 間的歸一值；2. 2、對進(jìn)行RGB模式到HIS模式的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式如下1 = 1/3 (R+G+B)...................................................[1]S = 1-3[min{R, G, B}]/(R+G+B)......................................[2]H = arcos {1 [ (R-G) + (R+B) ] /2 [ (R-G)2+ (R-B) (G-B) ]1/2}...............[3]上面三式中1表示亮度，S表示飽和度，H表示色度；3、對變換到HIS模式的圖像進(jìn)行圖像濾波采用Epanechnikov小波函數(shù)均值平移 向量的方法，對HIS模式的圖像進(jìn)行濾波，具體方法是以任意像素點(diǎn)為中心像素點(diǎn)，計(jì)算 中心像素點(diǎn)周圍8個(gè)像素點(diǎn)與該中心像素點(diǎn)的距離，然后，將距離小于設(shè)定閾值的像素點(diǎn) 的平均像素值作為該中心像素點(diǎn)的色度值；參見《數(shù)字圖像處理與分析實(shí)例教程》(趙書蘭 主編化學(xué)工業(yè)出版社2009年版222-234頁)4、對濾波后的圖像進(jìn)行Hotelling變換；將Hotelling變換應(yīng)用到金相顯微圖像各像素?cái)?shù)據(jù)值組成的數(shù)據(jù)集合，將顏色進(jìn) 行降維處理即將色彩空間將三維降到二維。應(yīng)用此變換降維后，晶粒的圖形與周圍背景的 可區(qū)分度并沒有降低，同時(shí)帶來了數(shù)據(jù)運(yùn)算量的大幅度減少。詳細(xì)算法參見《數(shù)字圖像處 理》(朱秀昌主編北京郵電大學(xué)出版社2002年版51-52頁)。5、采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類算法處理圖像具體方法是設(shè)定一個(gè)色度閾值，將濾波后圖像中的所有像素點(diǎn)分成兩類，大于色度閾值的像素點(diǎn)為黑色像素點(diǎn)，小于色度閾值 的像素點(diǎn)為白色像素點(diǎn)，將圖像變?yōu)槎岛诎讏D像；6、圖像特征提取利用數(shù)學(xué)形態(tài)算法進(jìn)行圖像特征提取，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法是應(yīng)用 在模式識別領(lǐng)域的算法，用獨(dú)立的變換和數(shù)學(xué)概念描述圖像基本特征，去除比晶粒結(jié)構(gòu)元 素小的圖像細(xì)節(jié)；詳細(xì)算法參見《數(shù)字圖像處理》(朱秀昌主編北京郵電大學(xué)出版社2002年 版 144-145 頁)。7、計(jì)算提取后的所有晶粒元素中的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，然后將晶粒元素的像素點(diǎn)個(gè)數(shù) 除以圖像的總像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，即可得到晶粒的面積百分比。實(shí)施例通過對一組金相顯微晶粒圖片進(jìn)行分析得到如下數(shù)據(jù)
使用方法分析用時(shí)分析結(jié)果誤差；人工分析方法 2小時(shí)約為20%;現(xiàn)有軟件分析方法30分鐘約為10% ；本發(fā)明方法10分鐘約為5%。
權(quán)利要求
一種金相顯微組織圖像處理方法，處理的步驟如下1.1、通過電子顯微鏡采集金相圖片，圖片分辨率不低于800×600；1.2、規(guī)定金相圖片的圖像模式將電子顯微采集的金相圖片的圖像模式由RGB模式轉(zhuǎn)換為HIS模式；1.2.1、對RGB三色信號做歸一化處理歸一化處理的具體方法是將圖像中任意像素點(diǎn)RGB三色信號色度值的除以該像素點(diǎn)的Bit值，得到圖像所有像素點(diǎn)數(shù)值在0～1之間的歸一值；1.2.2、對進(jìn)行RGB模式到HIS模式的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式如下I＝1/3(R+G+B).........................................................[1]S＝1 3[min{R，G，B}]/(R+G+B)..........................................[2]H＝arcos{1[(R G)+(R+B)]/2[(R G)2+(R B)(G B)]1/2}...............[3]上面三式中I表示亮度，S表示飽和度，H表示色度；1.3、對變換到HIS模式的圖像進(jìn)行圖像濾波采用Epanechnikov小波函數(shù)均值平移向量的方法，對HIS模式的圖像進(jìn)行濾波，具體方法是以任意像素點(diǎn)為中心像素點(diǎn)，計(jì)算中心像素點(diǎn)周圍8個(gè)像素點(diǎn)與該中心像素點(diǎn)的距離，然后，將距離小于設(shè)定閾值的像素點(diǎn)的平均像素值作為該中心像素點(diǎn)的色度值；1.4、對濾波后的圖像進(jìn)行Hotelling變換；1.5、采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類算法處理圖像具體方法是設(shè)定一個(gè)色度閾值，將濾波后圖像中的所有像素點(diǎn)分成兩類，大于色度閾值的像素點(diǎn)為黑色像素點(diǎn)，小于色度閾值的像素點(diǎn)為白色像素點(diǎn)，將圖像變?yōu)槎岛诎讏D像；1.6、圖像特征提取利用數(shù)學(xué)形態(tài)算法進(jìn)行圖像特征提取，去除比晶粒結(jié)構(gòu)元素小的圖像細(xì)節(jié)；1.7、計(jì)算提取后的所有晶粒元素中的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，然后將晶粒元素的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)除以圖像的總像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，即可得到晶粒的面積百分比。
全文摘要
本發(fā)明屬于理化檢測技術(shù)，涉及對金相顯微組織圖像處理方法的改進(jìn)。處理的步驟如下通過電子顯微鏡采集金相圖片，規(guī)定金相圖片的圖像模式，對變換到HIS模式的圖像進(jìn)行圖像濾波，對濾波后的圖像進(jìn)行Hotelling變換，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類算法處理圖像，圖像特征提取，計(jì)算提取后的所有晶粒元素中的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，得到晶粒的面積百分比。本發(fā)明大大提高了處理效率和分析精度。
文檔編號H01J37/26GK101964293SQ20101026228
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者侯春梅, 劉雄飛, 孫智君, 張爽, 董曉峰, 郭子靜, 陸琪 申請人:西安航空動(dòng)力股份有限公司