Применение многомасштабных методов для препарирования изображений микроструктуры металлов
Характеристика возможности использования многомасштабного преобразования для контурного анализа изображений микроструктуры металла. Показано, что использование предложенного подхода позволяет повысить точность анализа сплава по его микроизображению.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.08.2020 |
| Размер файла | 156,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОМАСШТАБНЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ПРЕПАРИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ
металл микроструктура сплав микроизображение
Жизняков А.Л.
The abilities of using of multiscale transform for contour analysis of metal's microstructure images are considered in the article It is shown that the use of proposed approach allows to raise accuracy of alloy's analysis via it's microimage.
При анализе сплава по его микроизображению обычно стоят задачи, связанные с определением доли той или иной фазы (структурной составляющей) в микроструктуре этого сплава. Кроме того, важными параметрами здесь являются размер, форма и ориентация частиц исследуемой структуры[1].
Для определения этих характеристик обычно используются известные алгоритмы (метод Джеффриса, метод случайных секущих и т.д.). Однако в любом случае применение этих методов требует достаточно точного разграничения областей изображения с различными характеристиками (сегментации). При этом задача точного определения границ той или иной области не является тривиальной. При ее решении следует учитывать воздействие нескольких факторов.
Во-первых, регистрация изображения ведется при определенном масштабе увеличения, выбранном таким образом, чтобы интересующие структуры имели наиболее приемлемый для анализа размер. При этом на снимке появляется множество мелких деталей, не представляющих интереса для анализа, но действующих при автоматизированной обработке как шум.
Во-вторых, полученные по изображению шлифа границы областей составляющих могут быть довольно значительно искажены в результате процесса травления при подготовке шлифа для анализа.
В-третьих, при определении ориентации объектов на изображении желательно, чтобы эти объекты имели как можно более простую форму.
Эти задачи могут решаться на основе подходов, использующих кратномасштабное представление изображений[2,3].
Рассматривается последовательность изображений вида
|
|
(1) |
где - исходное изображение, его «огрубленные» версии, полученные применением декомпозирующего вейвлет - фильтра h* [3]. При этом для каждого такого изображения можно выделить детализирующую компоненту, дополняющую его до изображения предыдущего уровня
|
|
(2) |
где g* - высокочастотный декомпозирующий фильтр.
При этом очевидно, что
|
|
(3) |
Полученный набор изображений позволяет проводить более детальный анализ исходного изображения. Переход к другим масштабам позволяет отойти от мелких и случайных деталей, лучше выявить «внутреннюю» структуру. В связи с этим представляет интерес рассмотрение структурных элементов, выделенных на разных масштабах представления изображения.
Основанием для такого подхода является следующая причина. Структурные элементы изображения, такие, как контуры, сегменты, скелет, в основном несут в себе всю содержательную информацию об исходном изображении. В то же время они имеют намного более компактное представление и лучше подходят для анализа как автоматического, так и субъективного, чем исходное полутоновое изображение. В случае автоматического анализа, это определяется возможностью формального описания структурных элементов, например, параметрами кривой (для контура, скелета) либо площадного геометрического объекта (для сегментации).
Основной целью многомасштабного представления изображений является возможность отслеживания и анализа изменений, происходящих на каждом следующем шаге преобразования. Очевидно, что наиболее продуктивным такой анализ будет при исследовании процесса трансформации выделенных структурных элементов изображения, а не исходного полутонового поля.
Кроме того, подобные последовательности «вложенных» изображений {f(i)} и детализирующих дополнений {d(i)} позволяют проводить обработку, адаптируя, операторы по мере изменения масштаба. Например, можно ввести операции вида
|
|
(4) |
где S - результат выполнения над изображением некоторой операции, - оператор композиции результатов обработки.
Пусть имеется кривая (t) c m контрольными точками , необходимо построить аппроксимирующую кривую с наименьшей квадратичной погрешностью, в которой используются контрольных точек , причем . Предполагается, что обе кривые являются интерполирующими конечную точку равномерными В - сплайнами.
В рамках кратномасштабного анализа эта задача тривиально решается для определенных значений и [3,4]. Пусть и для некоторых неотрицательных целых чисел . Пусть - это вектор - столбец, содержащий все контрольные точки . Тогда контрольные точки аппроксимирующей кривой определяются как
|
. |
(5) |
Данное кратномасштабное представление носит дискретный характер. Для определения кривой, соответствующей дробному уровню сглаживания, для некоторого , с использованием линейной интерполяции двух кривых и , соответствующих соседним целочисленным уровням:
|
(6) |
Подобные кривые, соответствующие дробному уровню, делают возможным сглаживание на любом непрерывно меняющемся уровне.
В качестве примера, на рис. 1 показан процесс обработки контуров на микроизображении доэвтектоидной стали 45.
|
а |
б |
в |
Рисунок 1 - Изображение микроструктуры доэвтектоидной стали 45 (а), результат выделения контуров (б) и результат обработки вейвлет - алгоритмом (в)
На рис. 1а приведено само изображение, а на рис. 1б, в - результат выделения на нем контуров. Очевидно, что на изображении сохранены контуры наиболее крупных объектов. Кроме того, в общем виде сохранена их форма, но со сглаженными мелкими деталями и резкими изменениями, наличие которых может объясняться воздействием побочных факторов (шумы, дефект подготовки шлифа и т.д.).
Кривые на плоскости определяются равномерными В-сплайнами и осуществляется переход к более низкому разрешению. Далее проводится обнуление детализирующих коэффициентов с малыми значениями и возвращение к исходному масштабу путем обратного преобразования.
Анализ контуров на разных масштабах позволяет выявить наиболее существенные признаки, характеризующие исследуемое изображение, и в то же время избавиться от рассмотрения второстепенных и случайных объектов. При этом кратномасштабное представление можно применять как для исходных изображений, так и для уже выделенных контуров и объектов. Кроме того, возможно совместное применение обоих подходов. Эффективность такого представления повышается при использовании дробных коэффициентов изменения масштаба.
ЛИТЕРАТУРА
1. Салтыков А.С. Стереометрическая металлография. - М.: Металлургия, 1976. - 374 с.
2. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. - М.:Техносфера, 2005.-1072 с.
3. Жизняков А.Л., Вакунов Н.В. Вейвлет-преобразование в обработке и анализе изображений. - М.: Государственный научный центр Российской Федерации - ВНИИ Геосистем, 2004.-102 с.
4. Столниц Э., ДеРоуз Т., Салезин Т. Вейвлеты в компьютерной графике.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002. - 250с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение особенностей микроскопического анализа, который заключается в исследовании структуры и фазового состава металлов с помощью микроскопа. Приготовление микрошлифа и изучение его микроструктуры. Работа с микроскопом и исследование микроструктуры.
реферат [118,5 K], добавлен 09.06.2012Классификация цветных металлов по физическим свойствам и назначению. Исследование микроструктуры однофазных латуни и оловянистой с зернистым строением бронзы, силумина, бронзы свинцовистной, оловянистового и свинцового баббитов. Состав и структура сплава.
лабораторная работа [5,4 M], добавлен 04.07.2016Методика и основные этапы проведения металлографического анализа сплава латуни Л91. Зарисовка микроструктуры данного сплава на основе меди. Подбор необходимой диаграммы состояния. Зависимость механических свойств с концентрацией меди в сплаве латуни Л91.
лабораторная работа [466,3 K], добавлен 12.01.2010Методика проведения металлографического анализа сплава латуни ЛА77–2. Зарисовка микроструктуры данного сплава на основе меди. Приведение необходимой диаграммы состояния. Зависимость механических свойств с концентрацией меди в сплаве латуни ЛА77–2.
лабораторная работа [824,5 K], добавлен 12.01.2010Структурная схема системы исследования микрошлифов. Методы анализа микрошлифов. Программное обеспечение для анализа на персональном компьютере полученных изображений микрошлифов: Intron-Set, ВидеоТесТ-Структура, ВидеоТесТ-Металл, ВидеоТесТ-Размер 5.0.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 21.04.2011Автоматизированные анализаторы изображений. Кристаллическая решетка графита, его применение, свойства. Исследование зависимости параметра формы (вытянутость и диаметр) от размера графитовых включений. Построение графиков и выявление зависимостей.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.02.2015Характеристика чугуна как железоуглеродистого сплава, содержащего 2 % углерода. Классификация чугуна по металлической основе и форме графитовых включений. Физические особенности структура разновидностей чугуна: белого, серого, высокопрочного, ковкого.
реферат [1,0 M], добавлен 13.06.2012Процесс лазерно-дуговой сварки с использованием дуги, горящей на плавящемся электроде. Экспериментальное исследование изменения металла при сварке и микроструктуры сварных швов. Сравнительная оценка экономической выгоды различных процессов сварки.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 16.06.2011Понятие металла, электронное строение и физико-химические свойства цветных и черных металлов. Характеристика железных, тугоплавких и урановых металлов. Описание редкоземельных, щелочных, легких, благородных и легкоплавких металлов, их использование.
реферат [25,4 K], добавлен 25.10.2014Гидрирование композитов, сплавов на основе магния. Равноканальное угловое прессование. Изменение свойств веществ после обработки методами ИПД. Микроструктурный анализ. Устройство растрового микроскопа и физико-химические основы метода. Анализ изображения.
курсовая работа [561,1 K], добавлен 27.10.2016Анализ макроструктуры материала. Фрактограмма вязкого ямочного излома стали. Выявление микроструктуры сплава. Метод Лауэ, рентгенгониометрия. Химическая неоднородность, ликвация. Возможные варианты разрушения фрезы зубчатой, изготовленной из стали Р18.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 11.06.2012Формирование структуры и методы исследования свойств металлов; диаграмма состояния "железо-цементит". Железоуглеродистые сплавы; термическая обработка металлов и сплавов. Сплавы, применяемые в промышленности; выбор сплава на основе цветного металла.
контрольная работа [780,1 K], добавлен 13.01.2010Особенности макроструктурного анализа. Методы подготовки макрошлифа. Методы исследования и изготовления микрошлифа. Оптическая схема металлографического микроскопа. Исследование металла на электронном микроскопе. Физические методы исследования металла.
практическая работа [1,5 M], добавлен 09.12.2009Изучение строения металла с помощью макроскопического анализа. Выявление макроструктуры болта, полученного горячей штамповкой. Определение глубины цементованного слоя и величины зерна стали. Микроструктурный метод исследования металлов и сплавов.
контрольная работа [432,2 K], добавлен 17.08.2011Основные правила выполнения изображений на чертежах. Последовательность составления эскиза детали. Правила проставления на сборочном чертеже габаритных, монтажных, установочных и эксплуатационных размеров. Способы защиты от коррозии металлов и сплавов.
контрольная работа [2,7 M], добавлен 03.07.2015Точность, повторяемость и воспроизводимость экоаналитических исследований. Особенности организации внутрилабораторного контроля качества результатов анализа. Контроль стабильности результатов анализа. Факторы, определяющие правильность и надежность.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 08.02.2016Наиболее значимые для человека свойства металлов. Место металла в культурном развитии человечества. Использование различных свойств металла современным человеком. Значение металлопроката в отраслях промышленности. Круг отрезной для резки металла.
презентация [8,7 M], добавлен 22.01.2014Использование электрохимических методов в различных отраслях промышленности. Замена механической обработки твёрдых и сверхтвёрдых металлов и сплавов анодным растворением. Электрохимические методы анализа. Электроосаждение покрытий металлами и сплавами.
реферат [23,6 K], добавлен 13.09.2013Методика построения диаграмм состояния. Специфика их использования для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов. Особенности определение температуры кристаллизации сплава. Кривые охлаждения сплава Pb-Sb, применение правила отрезков.
презентация [305,4 K], добавлен 14.10.2013Характеристика сплава ВТ22, его химические свойства, плотность, процессы ковки и штамповки, применение. Расчет массы заготовки. Определение производственной программы для производства прутков из сплава Вт22, выбор режима работы и расчет фонда времени.
курсовая работа [166,7 K], добавлен 11.11.2010
