李晖2（l.重庆工学院机械系）数学形态学

文章编号： l67l—0924 （2002） 03—0052—04数学形态学在定量金相分析中的应用!杨岩l，李晖2（l.重庆工学院机械系，重庆；2.重庆工学院材料系，重庆""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""####）摘要：主要探讨以数学形态学为工具对金属图像进行定量金相分析，对其中的边缘提取、二值化、金相组织成分测定、晶粒度等级测定等工作用数学形态学的理论方法进行了分析与论证，据此说明在定量金相分析中运用数学形态学的优越性。关键词：数学形态学；定量金相分析；结构元素中图分类号：Tgll5.2l文献标识码：A数学形态学是由法国的 J.Serra 与 g. 在 60 年代提出并于 80 年代才发展成熟起来的一门学科，它以几何学为基础，其基本思想就是利用一个结构元素（-ing ）去探测一个图像，看是否能够将这个结构元素很好地填放在图像的内部定量金相学李晖2（l.重庆工学院机械系）数学形态学，同时验证填放元素的方法是否有效。

通过对图像内适合放入结构元素的位置作标记，便可得到关于图像结构的信息。这些信息实际上就是图像尺寸与形状的信息。随着材料科学的发展，研究金属材料组织的成分、性能和工艺之间的更为本质的关系愈来愈显得重要。对此的深入研究就是向定量化的方向发展，而定量金相分析实质就是对金相组织特征参数的测量与计算。这种测量与计算方法很多，目前广泛应用的有神经网络、人工智能、遗传算法、模糊逻辑等。本文主要以铁碳合金为例，探讨用数学形态学方法对其金相组织进行分析，其中一些内容已通过试验验证。l建立铁碳合金金相特征图库因为铁碳合金按含碳量可分为多种类型，而每种类型都有独特的组织特征，所以可根据各自的特征建立金相特征库。我们通过自己开发的金相显微处理系统对以上各类型的金相图像进行采集并建立了金相特征图库。2图像的预处理图像的预处理可以减少定量分析的误差，甚至是定量分析的必要准备。目前我们利用数学形态学的算法可以实现的预处理功能有：二值化、逆反处理、灰值处理、锐化处理、浮雕处理、边缘检测。这些功能中最基本的则是二值化与边缘检测。下面我们就以二值化与边缘检测为例，具体阐述数学形态学在预处理中的应用：所谓二值化就是把图像根据某一阀值进行极值处理定量金相学，处理后图像只有两种颜色即黑和白。

它在金相处理中主要作用是将金属组织与背景分隔开来，其原理是图像的每一个像素点都有一个值代表它的颜色，我们可以通过设定一阀值（），把每一个像素点的值与阀值进行比较，如大于阀值则将像素点的值取 l （黑色），反之则取 0 （白色）。这样就把源图像变换成仅用两个颜色分别表示目标和背景。阀值处理（）的计算原则如下：l，f （定量金相学， y）〉= f0， f （， y）式中（， y）为处理后像素点， f （， y）为处理前像素点， f 为所选阀值。我们据此编制程序对金相图像进行二值化处理，处理结果如图 l。所谓边缘提取就是对金相图像特征进行分析后，突出显示边缘并淡化非边缘区域的处理方法。边缘提取是对金属类型作出判定的基础，并且它也最适合于用数学形态学的方法进行测量。我们只要定义一个结构元素，用它来探测所测金相图像，检查它与图像的情况，把刚刚超出图像边界的结构元素的方位标记出来，最后就可以得到整个图像的边缘。在数学形态学中常用的结构元素有算（， y）=〈{f! 收稿日期： 200l - l0 - 23作者简介：杨岩（l975 - ），男（汉族）李晖2（l.重庆工学院机械系）数学形态学，辽宁人，助教，主要从事智能材料与结构研究.