[发明专利]一种基于金相图片的材料微结构几何模型建立方法

摘要

本发明提供了一种基于金相图片的材料微结构几何模型建立方法，包括如下步骤：步骤1，获取材料微观组织金相图片并将其灰度化；步骤2，以图片像素作为正方形元胞，灰度值作为元胞状态变量，将灰度图片转换为相同尺寸的元胞自动机模型；步骤3，阈值化与噪点过滤处理；步骤4，晶界抽取与第二相分离；步骤5，基体晶粒识别；步骤6，晶界消除。本发明的目的在于提供一种基于组织金相图片的双相多晶材料微结构几何模型程式化建立方法，该方法能够克服组织金相图片中可能存在的不连续晶界特征，其所建立的材料微结构几何模型能够有效反映双相多晶材料微观组织组成相以及晶粒之间的几何拓扑关系。

主权项

1.一种基于金相图片的材料微结构几何模型建立方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，获取材料微观组织金相图片并将其灰度化，使得图片中任意像素点的像素值为0～1之间的小数；步骤2，以图片像素作为正方形元胞，灰度值作为元胞状态变量，将灰度图片转换为相同尺寸的元胞自动机模型，模型中单个正方形元胞的边长由原始金相图片标尺以及图片中标尺长度方向包含的像素数目计算得出：L_c＝L_s/N_s，其中L_c为元胞边长，L_s为金相图标标尺，N_s为标尺沿长度方向所包含的像素数目；步骤3，阈值化与噪点过滤处理，具体过程如下：(1)基于金相图片中不同相以及晶界之间的灰度差异，采用局部自适应阈值法将灰度图像二值化；(2)设定一个临界噪点尺寸N_c1，当二值化图像中某一像素团内像素点的数目小于N_c1时，判定该像素团为图像噪点，并将其从图像中剔除；步骤4，晶界抽取与第二相分离，具体过程如下：(1)根据晶界在厚度上所占据的最大元胞数确定元胞自动机算法的邻域范围N_b；(2)对于每一个黑色元胞i，计算其邻居内的黑色元胞数目N_i，若N_i小于预设的临界值N_c2时，当前黑色元胞被判定为晶界，否则为第二相；步骤5，基体晶粒识别，具体过程如下：(1)在未识别的基体组织元胞中随机选取一个元胞作为新晶粒的生长核心，赋予新的晶粒序号，同时将其邻居内的未识别的基体组织元胞转变为新晶粒前沿元胞；(2)历遍所有的前沿元胞，判断其是否满足晶粒生长停止规则，若不满足，该前沿元胞将转变为当前晶粒元胞，并将其邻居内未识别的基体组织元胞转变为晶粒生长前沿元胞，否则前沿元胞转变为未识别基体组织元胞，循环该步骤直至所有前沿元胞都转变为当前晶粒元胞；(3)重复(1)和(2)，直至所有基体组织元胞都转变为相应的晶粒元胞；步骤6，晶界消除，具体过程如下：(1)历遍所有晶界元胞，计算其邻居内不同晶粒元胞的数目，并将其转变为具有最大数目的晶粒；(2)重复(1)直至所有晶界元胞都转变为相应的晶粒元胞。