金相顯微鏡對(duì)于圖像晶粒度的預(yù)處理

金相分析是對(duì)金屬進(jìn)行研究和性能測(cè)試的重要手段,，在顯微鏡下觀察,，絕大多數(shù)的金屬材料是由許多細(xì)小的晶粒組成,。傳統(tǒng)的材料學(xué)理論認(rèn)為,，晶粒細(xì)小材料的常規(guī)力學(xué)性能如拉伸強(qiáng)度、韌性,、塑性等均相對(duì)較好,；晶粒的尺寸還會(huì)影響金屬的疲勞強(qiáng)度。因此,，在金屬性能分析中,，晶粒尺寸（即晶粒度）的估算顯得十分重要。
　　金屬是由許多大小各異的微小晶粒組成,，晶粒與晶粒之間由晶界分隔開(kāi),，由于金屬中的晶粒個(gè)體大小各異，而晶粒個(gè)體通常不能決定金屬的性能,，分析某粒晶粒的大小因而沒(méi)有特別意義,，晶粒度往往表征的是晶粒的平均尺寸。
　　由于金相顯微鏡原始圖像往往存在噪聲,，晶粒與晶界間大多數(shù)情況下不是很清晰,，不便于計(jì)算機(jī)分析，因此,，有必要在計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理,。
　　1、晶粒計(jì)數(shù)
　　單位面積中晶粒的數(shù)量與晶粒的尺寸有關(guān),，晶粒的大小對(duì)金屬的拉伸強(qiáng)度,、韌性、塑性等機(jī)械性質(zhì)有決定性的影響,。因此，晶粒的計(jì)數(shù)在金相分析中具有相當(dāng)重要的意義,。
　　所謂填充剔除計(jì)數(shù)法,，就是根據(jù)行或列掃描圖像，當(dāng)*次碰到一個(gè)物體（白色）時(shí),，計(jì)數(shù)器加一,，且將該物體填充為別的顏色（黑色），以后再掃描到該物體時(shí),，掃描程序不再將其當(dāng)作物體,，即該物體在一次計(jì)數(shù)后就被剔除，從而保證了該物體被計(jì)數(shù)一次,。
　　由于細(xì)化后的晶界是八連通的網(wǎng)狀線條,，因此，應(yīng)用填充剔除計(jì)數(shù)法時(shí),，必須注意選用四連通的方式填充晶粒,。
　　2、晶粒度估算
　　金屬晶粒的尺寸（或晶粒度）對(duì)其在室溫及高溫下的機(jī)械性質(zhì)有決定性的影響，晶粒尺寸的細(xì)化也被作為鋼的熱處理中zui重要的強(qiáng)化途徑之一,。因此,，在金屬性能分析中，晶粒尺寸的估算顯得十分重要,。
　　3,、晶粒面積估算
　　在平面圖像中，晶粒的晶粒度有時(shí)由其面積來(lái)表征,。晶粒的面積定義為：在數(shù)字圖像中,，晶粒的面積就是其所占的像素?cái)?shù)。
　　單個(gè)晶粒的面積沒(méi)有實(shí)際意義,，但一定區(qū)域中所有晶粒的平均面積卻可以用來(lái)反映金相的晶粒度,。其晶粒的平均面積可以用下式來(lái)粗略估算：ASG=（S-PB）/N，其中ASG代表晶粒的平均面積,，S為圖像的大小,，PB為晶界所占的總像素，N為圖像中晶粒的顆數(shù),，S=128×128,，N=85，PB可由晶界跟蹤算法統(tǒng)計(jì)獲得,，其值為1862,，故ASG=170.8個(gè)像素。
　　分析可知,，圖像邊界處的許多晶粒是不完整的,，將它們用在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中是不的，往往會(huì)造成平均面積變小,，因此,，為了克服這一缺點(diǎn)，更的統(tǒng)計(jì)方法是剔除不完整的晶粒,，然后求出所有完整晶粒面積的平均值,。
　　圖像邊界處的不完整晶粒可以這樣剔除：圖像向四周各擴(kuò)展一個(gè)白像素點(diǎn),，使圖像邊界處的不完整晶粒成為一個(gè)連通的整體,，然后將其填充為黑色。由于白色的封閉區(qū)域是晶粒,，因此被填充為黑色的不完整晶粒將不被統(tǒng)計(jì),。
　　4、晶粒直徑估算
　　更多時(shí)候,，晶粒尺寸是由其直徑來(lái)表征的,。例如,，許多金屬的屈服應(yīng)力sy和晶粒直徑d之間滿足Hall—Petch關(guān)系：
　　式中s0和ky為常數(shù)?？梢?jiàn),，晶粒直徑的計(jì)算是很有必要的。