用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉sem圖像微相特征方法
【專利摘要】一種用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法，包括：步驟一：選擇讀取清晰的SEM灰度值圖像；步驟二：根據(jù)SEM灰度圖像分相信息特征，對(duì)SEM圖像從頭開始，判斷并選取灰度像素值變化小于10的連續(xù)區(qū)域，統(tǒng)計(jì)該區(qū)域像素總個(gè)數(shù)，并計(jì)算該區(qū)域的灰度像素均值，用結(jié)構(gòu)數(shù)組a保存各區(qū)域灰度像素均值和像素個(gè)數(shù)；步驟三：對(duì)結(jié)構(gòu)體數(shù)組a，按結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中成員像素個(gè)數(shù)進(jìn)行排序；步驟四：編寫程序，分別重新改寫結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中灰度像素均值成員值，完成區(qū)域輪廓標(biāo)記；步驟五：對(duì)標(biāo)記過的SEM圖像，判斷并進(jìn)行計(jì)算各種分相微球形狀信息(圓形度，半徑，球心等)和距離信息(兩球心之距離)；步驟六：并用此方法分析大量不同溫度、呈色的SEM圖像，找規(guī)律并試著建模。
【專利說明】
用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷釉分相呈色研究技術(shù)領(lǐng)域，涉及對(duì)陶瓷釉分相呈色機(jī)理及規(guī)律的 研究，尤其是涉及到對(duì)陶瓷釉分相呈色數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)，具體涉及一種用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理 和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前從分相瓷釉的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究成果來看，分相釉在藝術(shù)、陳設(shè)瓷方面的地位 和重要性已無可置疑。分相釉在傳統(tǒng)陶瓷方面的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究雖然深度和廣度都極為有 限，但陶瓷釉隨著分相狀態(tài)變換可以呈現(xiàn)不同顏色卻引人入勝，而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察與分析， 發(fā)現(xiàn)陶瓷釉分相呈色與溫度、分相尺寸和形狀有密切關(guān)系。由于分相現(xiàn)象復(fù)雜，根據(jù)現(xiàn)有測 量手段，一般根據(jù)電鏡掃描圖像(SEM)進(jìn)行手工測量各微相形狀等信息，存在工作量大，效 率低，不精準(zhǔn)等缺陷。因此，研究便捷、快速、準(zhǔn)確的陶瓷釉SEM圖像分相形狀距離計(jì)算方法， 對(duì)減輕計(jì)算強(qiáng)度，提高效率和準(zhǔn)確性具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和 計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法，利用圖像處理技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，在較短的時(shí)間內(nèi)可以 準(zhǔn)確判斷SEM圖像各分相微球信息，進(jìn)行分類，并快速計(jì)算出各分相微球尺寸，形狀信息等 參數(shù)，可以減少工作強(qiáng)度，提高精準(zhǔn)度。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一:根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣品及燒制溫度變化，選擇清晰的SEM灰度值圖像，并在數(shù)據(jù)表 中保存記錄當(dāng)下變化顏色和當(dāng)時(shí)所處的環(huán)境溫度；
[0007] 步驟二：由于連續(xù)區(qū)域基本為圓形，區(qū)域內(nèi)所有像素個(gè)數(shù)之和為圓面積A，可知圓 面積A與半徑r成正比關(guān)系，所以A的大小也反映r的大小。因此，根據(jù)SEM灰度圖像分相信息 特征，對(duì)SEM圖像從頭開始，判斷并選取灰度像素值變化小于10的連續(xù)區(qū)域，計(jì)算各連續(xù)區(qū) 域的灰度像素均值，并記下連續(xù)區(qū)域內(nèi)的像素個(gè)數(shù)，用結(jié)構(gòu)體數(shù)組a保存，每個(gè)結(jié)構(gòu)體包含 兩個(gè)成員，一是區(qū)域灰度像素均值，二是區(qū)域像素總個(gè)數(shù)即成員值，用相同方法，完成SEM圖 像的區(qū)域統(tǒng)計(jì)和記錄；
[0008] 步驟三:對(duì)結(jié)構(gòu)體數(shù)組a，按結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中成員像素個(gè)數(shù)進(jìn)行排序；
[0009] 步驟四：分別重新改寫結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中灰度像素均值和成員值，完成區(qū)域輪廓標(biāo) 記，實(shí)現(xiàn)方法:結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中成員像素個(gè)數(shù)一樣的，其對(duì)應(yīng)的成員灰度像素均值用相同標(biāo) 號(hào)代替(可以設(shè)置顏色區(qū)分，標(biāo)號(hào)用具有明顯顏色的灰度像素值表示，比如對(duì)a各區(qū)域像素 個(gè)數(shù)總和排序后，發(fā)現(xiàn)有3種，即有3個(gè)微相，標(biāo)記就用三種顏色表示，由于顏色灰度值變化 表現(xiàn)在像素值上，故可以選擇標(biāo)號(hào)1是85，2是150，二是190等）。
[0010] 步驟五:對(duì)標(biāo)記過的SEM圖像，判斷并進(jìn)行計(jì)算各分相微球形狀信息和距離信息。
[0011] 利用所述步驟一至五的方法，分析大量不同溫度、呈色的SEM圖像，畫出溫度、呈色 和分相形狀信息間關(guān)系圖。
[0012] 所述清晰的SEM灰度值圖像是指燒制受熱均勻，樣品圖像噪聲小的清晰圖像。
[0013] 區(qū)域像素個(gè)數(shù)總和也即反映微球半徑信息，半徑相同意味著區(qū)域像素個(gè)數(shù)總和相 同，用像素個(gè)數(shù)總和判斷是否是同一種微相，若是就用同一個(gè)像素值替換區(qū)域中的所有像 素信息，使這個(gè)區(qū)域呈現(xiàn)同一種顏色，同理，SEM圖像中同一種微相半徑應(yīng)該相同，也即標(biāo)記 過的顏色也應(yīng)該一致，所以根據(jù)顏色或者根據(jù)連續(xù)區(qū)域標(biāo)記數(shù)字判斷，數(shù)字相同就屬于同 一個(gè)微相。
[0014] 所述形狀信息至少包括圓形度、半徑以及球心，距離信息是指兩球心之距離，其中 圓形度計(jì)算公式為
，其中c為圓形度，A為微相微球面積，P為微相微球周長，半徑計(jì) 算公式為
，球心由球心像素位置信息得到，兩球心之距離通過球心坐標(biāo)直接計(jì)算獲 取。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0016] 現(xiàn)有技術(shù)一般通過人工根據(jù)標(biāo)尺手工測量SEM圖像中各微相尺寸，只能肉眼判斷 是否為圓形，不是圓形無法定性、定量表示，具有不精確、費(fèi)時(shí)，還有判斷錯(cuò)誤等問題，而本 發(fā)明利用圖像技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類各個(gè)微相，并分別計(jì)算各微相尺寸， 圓形度等形狀信息，具有計(jì)算精準(zhǔn)、速度快和計(jì)算參數(shù)全等特點(diǎn)。為后續(xù)研究陶瓷釉分相呈 色提供大量精準(zhǔn)數(shù)據(jù)和節(jié)省時(shí)間和人力。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明方法處理流程圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明方法處理前的SEM圖像。
[0019]圖3是本發(fā)明用閾值和標(biāo)記處理過的SEM圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0021] 如圖1所示，一種陶瓷釉SEM圖像分相形狀距離計(jì)算方法，包括以下步驟：
[0022]步驟一:根據(jù)樣品燒成過程中，在不同溫度點(diǎn)取出樣品，待其冷卻至室溫后，進(jìn)行 樣品切割、清洗、干燥等，再進(jìn)行SEM分析，并一一記錄并保存實(shí)驗(yàn)樣品當(dāng)下燒制溫度和對(duì)應(yīng) 顏色，選擇具有分相明顯特征的SEM圖像，準(zhǔn)備處理；
[0023]步驟二:根據(jù)SEM灰度圖像分相信息特征，對(duì)SEM圖像從頭開始，判斷并選取灰度像 素值變化小于10的連續(xù)區(qū)域，計(jì)算各連續(xù)區(qū)域的灰度像素均值，并記下連續(xù)區(qū)域內(nèi)的像素 個(gè)數(shù)al，用結(jié)構(gòu)體數(shù)組a保存，每個(gè)結(jié)構(gòu)體包含兩個(gè)成員，一是區(qū)域灰度像素均值，二是區(qū)域 像素總個(gè)數(shù)，用相同方法，完成SEM圖像的區(qū)域統(tǒng)計(jì)和記錄；
[0024]步驟三:對(duì)結(jié)構(gòu)體數(shù)組a，按結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中成員像素個(gè)數(shù)進(jìn)行排序；
[0025]步驟四：編寫程序，分別重新改寫結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中灰度像素均值成員值，完成區(qū)域 輪廓標(biāo)記；
[0026]實(shí)現(xiàn)方法是若結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中成員像素個(gè)數(shù)一樣的，其對(duì)應(yīng)的成員灰度像素均值 用相同標(biāo)號(hào)代替（可以設(shè)置顏色區(qū)分，標(biāo)號(hào)用具有明顯顏色的灰度像素值表示，比如對(duì)a各 區(qū)域像素個(gè)數(shù)總和排序后，發(fā)現(xiàn)有3種，即有3個(gè)微相，標(biāo)記就用三種顏色表示，由于顏色灰 度值變化表現(xiàn)在像素值上，故可以選擇標(biāo)號(hào)1是85，2是150，二是190等）；
[0027]步驟五:對(duì)標(biāo)記過的SEM圖像，判斷并進(jìn)行計(jì)算各種分相微球形狀信息（圓形度，半 徑，球心等)和距離信息(兩球心之距離）。具體地：
[0028]對(duì)標(biāo)記過的SEM圖像，分別用不同標(biāo)記值做閾值，篩選不同分相形狀信息區(qū)域，計(jì) 算分相微球形狀信息（圓形度，半徑，球心等)和距離信息(兩球心之距離）。由于區(qū)域內(nèi)所有 像素個(gè)數(shù)之和為圓面積，區(qū)域邊界所有像素個(gè)數(shù)之和為圓周長，根據(jù)圓形度計(jì)算公式為
，其中C為圓形度，A為微相微球面積，P為微相微球周長，可以算出微球形狀信息C， 很容易求出半徑信息
球心根據(jù)球心像素位置信息很容易得到，兩球心距離根據(jù)兩 點(diǎn)坐標(biāo)(兩球心像素位置信息)也很容易得到。但要注意，由于SEM圖像是對(duì)原實(shí)物進(jìn)行放大 幾萬多倍得到的，要想求實(shí)際半徑和球心距離還應(yīng)考慮這個(gè)放大倍數(shù)因素；
[0029]步驟六:并用此方法分析大量不同溫度、呈色的SEM圖像，并一一生成對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信 息；
[0030] 步驟七：畫出溫度、呈色和分相形狀信息間關(guān)系圖。利用步驟六得到的數(shù)據(jù)，畫出 溫度、呈色和分相形狀信息間關(guān)系圖，并試著建立數(shù)據(jù)模型。
[0031] 圖2是未處理的SEM圖像，圖3是用閾值處理過的SEM圖像，說明可以用閾值屏蔽一 部分無用信息圖像，標(biāo)記圖像，可使各微相形狀更清晰，容易識(shí)別。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法，其特征在于，包括以下 步驟： 步驟一:根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣品及燒制溫度變化，選擇清晰的SEM灰度值圖像，并在數(shù)據(jù)表中保 存記錄當(dāng)下變化顏色和當(dāng)時(shí)所處的環(huán)境溫度； 步驟二:根據(jù)SEM灰度圖像分相信息特征，對(duì)SEM圖像從頭開始，判斷并選取灰度像素值 變化小于10的連續(xù)區(qū)域，計(jì)算各連續(xù)區(qū)域的灰度像素均值，并記下連續(xù)區(qū)域內(nèi)的像素個(gè)數(shù)， 用結(jié)構(gòu)體數(shù)組a保存，每個(gè)結(jié)構(gòu)體包含兩個(gè)成員，一是區(qū)域灰度像素均值，二是區(qū)域像素總 個(gè)數(shù)即成員值，用相同方法，完成SEM圖像的區(qū)域統(tǒng)計(jì)和記錄； 步驟三:對(duì)結(jié)構(gòu)體數(shù)組a，按結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中成員像素個(gè)數(shù)進(jìn)行排序； 步驟四：分別重新改寫結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中灰度像素均值和成員值，完成區(qū)域輪廓標(biāo)記，實(shí) 現(xiàn)方法:結(jié)構(gòu)體數(shù)組a中成員像素個(gè)數(shù)一樣的，其對(duì)應(yīng)的成員灰度像素均值用相同標(biāo)號(hào)代 替； 步驟五:對(duì)標(biāo)記過的SEM圖像，判斷并進(jìn)行計(jì)算各分相微球形狀信息和距離信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法，其特征 在于，利用所述步驟一至五的方法，分析大量不同溫度、呈色的SEM圖像，畫出溫度、呈色和 分相形狀信息間關(guān)系圖。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法，其特征 在于，所述清晰的SEM灰度值圖像是指燒制受熱均勻，樣品圖像噪聲小的清晰圖像。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法，其特征 在于，所述步驟五中判斷規(guī)則:數(shù)字相同就屬于同一個(gè)微相。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用結(jié)構(gòu)體數(shù)組處理和計(jì)算陶瓷釉SEM圖像微相特征方法，其特征 在于，所述形狀信息至少包括圓形度、半徑以及球心，距離信息是指兩球心之距離，其中圓 *77" 形度計(jì)算公式為r = +，其中C為圓形度，A為微相微球面積，P為微相微球周長，半徑計(jì)算 公式為= H，球心由球心像素位置信息得到，兩球心之距離通過球心坐標(biāo)直接計(jì)算獲取。 π P
【文檔編號(hào)】G06T7/40GK105894509SQ201610196184
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】王曉霞, 王芬, 姚斌, 何立風(fēng)
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué)