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原文传递一种多相材料连续剖面图像获取方法

专利名称：	一种多相材料连续剖面图像获取方法
摘要：	本发明属于多相材料剖面图像获取技术领域，涉及一种多相材料连续剖面图像获取方法，采用优化设计的脆性材料剖面磨削箱室配合磨削刀具对多相材料试件进行固定间距的逐层干磨，拍摄多相材料试件的连续剖面图像，进而利用图像处理软件对多相材料试件连续剖面图像进行配准、标准化处理和预处理操作获取标准可用的多相材料试件连续剖面图像，在连续剖面图像获取时考虑了剖面图像在Z轴方向的对准，实现了较小层间距和较高校准度的连续剖面图像的获取，具备“模拟CT”图像的特点，获得的真彩色图像克服了CT扫描的灰度图像信息量丢失的缺点；其图像获取的方式简单、快捷，图像获取成本低，获取的图像信息量完整，便于应用推广。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	青岛理工大学
发明人：	范宏;刘树明;赵铁军;张鹏;金祖权
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810059980.0
公开号：	CN108387524A
代理机构：	青岛高晓专利事务所(普通合伙) 37104
代理人：	白莹;于正河
分类号：	G01N21/17(2006.01)I;G01N1/28(2006.01)I;B24B7/10(2006.01)I;B24B41/00(2006.01)I;B24B41/06(2012.01)I;B24B55/00(2006.01)I;B24B55/06(2006.01)I;G;B;G01;B24;G01N;B24B;G01N21;G01N1;B24B7;B24B41;B24B55;G01N21/17;G01N1/28;B24B7/10;B24B41/00;B24B41/06;B24B55/00;B24B55/06
申请人地址：	266520 山东省青岛市经济技术开发区长江中路2号
主权项：	1.一种多相材料连续剖面图像获取方法，其特征在于具体工艺过程包括打磨多相材料试件、拍摄多相材料剖面图像、配准连续剖面图像、标准化处理连续剖面图像和预处理连续剖面图像共五个步骤：(一)打磨多相材料试件：将磨削刀具与脆性材料剖面磨削箱室固定连接，把预制的多相材料试件装设并固定在脆性材料剖面磨削箱室的试件夹持机构上，按照设定的磨削参数对多相材料试件进行打磨，磨削刀具的横向丝杆控制磨头前后往复运动，磨削刀具的纵向丝杆控制磨头的进深间距，磨削刀具的阻尼器和纵向丝杆的精密螺丝能够进行角度调整以实现进深间距为0.01—2mm的多相材料剖面打磨；磨头粒度分为粗粒式和细粒式的金刚石颗粒式，不同粒度的磨头能够获取不同光滑程度的打磨剖面；(二)拍摄多相材料剖面图像：利用外置数码相机进行多相材料试件剖面图像的拍摄，将固定在三脚架上的数码相机与多相材料试件截面的相对位置保持不变，调整相机镜头的垂直高度使其与多相材料试件的截面中心点的垂直高度均为H1，相机镜头距多相材料试件截面的水平直线距离为H2，待步骤(一)中每层多相材料试件剖面打磨完成后，将脆性材料剖面磨削箱室的试件夹持箱门开启并固定在90°方向上，打开相机对多相材料试件的剖面进行拍照，交替进行步骤(一)与步骤(二)得到设定深度范围内的多相材料试件连续剖面图像，相机与试件夹持机构的相对稳定性能够保证连续剖面图像的衔接性和校准度；(三)配准连续剖面图像：采用基于点映射的几何配准方法，对连续剖面图像进行三锚点配准，由于多相材料试件分层打磨时，拍摄的每一层剖面图像不能保证在层间配准，由于图像拍摄时受到各种因素的影响，如摄像机的角度、距离和方向、物体位置的移动以及其他因素，导致图像出现误差，需要对图像进行配准，选取试件夹持机构上靠近多相材料试件的三个控制点作为基准点，三个基准点不在一条直线上，连续剖面图像成像时，每个剖面图像都包含这三个基准点，选择其中一幅标准图像作为基准图像，其余剖面图像为待配准图像，标准图像是连续剖面图像中的角度、距离、方向和物体位置均符合设定要求的图像，图像配准是寻求待配准图像和标准图像间一对一的映射的过程，是将两幅图像中对应于空间同一位置的点联系起来，待配准图像中的三个控制点与基准图像中的三个基准点应重合，根据控制点的位置来推算空间映射的关系，再用空间映射的关系对待配准图像进行几何变换，在MATLAB中，使用cpselect函数交互工具对连续剖面图像进行Z轴方向的配准，获得配准结果；(四)标准化处理连续剖面图像：拍摄时包含了不属于多相材料试件剖面图像的锚点，利用Photoshop、image proplus对配准后的连续剖面图像进行统一的图像剪裁，裁剪掉连续剖面图像周围包括锚点的无用区域，保留需要分析的多相材料试件打磨区域的连续剖面图像并进行尺寸校正，将连续剖面图像调整为相同的像素值，得到具有“模拟CT”图像特征的连续剖面图像；(五)预处理连续剖面图像：图像分析前需要根据使用要求对图像进行预处理以达到分析效果，图像预处理能够排除多相材料试件连续剖面图像的噪声现象，提高图像使用质量，图像预处理图像增强和图像分割：(1)图像增强：对步骤(四)处理的连续剖面图像进行图像增强处理，以提高连续剖面图像各组成部分的清晰度和图像视觉效果，便于后续进行人工和计算机处理，采用均值滤波、中值滤波或线性高通滤波函数变换对连续剖面图像进行平滑和锐化处理；(2)图像分割：图像分割是按照设定原则将图像分成具有各自相同特性的区域并获取目标对象的过程，对步骤(1)处理的连续剖面图像进行图像分割处理，图像分割的路径有三种，一是以区域为对象进行分割，采取相似性原则进行区域划分，依据图像的灰度值将图像划分为不同的区域；二是以物体边界为对象，以确定区域间的边界达到分割图像的目的；三是通过连接边缘像素形成分割边界来实现分割；根据图像处理的要求选择图像分割的路径，最后对分割后的连续剖面图像进行灰度化处理，实现多相材料连续剖面图像获取。
所属类别：	发明专利