一种晶粒数据获取的方法及系统与流程

本发明涉及材料金相表征技术领域，尤其涉及一种晶粒数据获取的方法及系统。

背景技术：

材料组织形态决定材料的各项力学性能。对于金属材料，晶粒尺寸、形状等因素决定了成品强度等性能。获得可靠的晶粒特性信息对研究材料组织和性能关系非常重要。

国家标准gb/t6394-2017《金属平均晶粒度测定法》规定测定平均晶粒度的基本方法为比较法、面积法和截点法。这些基本测量方法以晶粒几何图形为基础，与金属或合金本身无关，非金属材料的晶粒、晶体或晶胞的平均尺寸的测定可参照使用。比较法是与标准系列评级图进行比较，评估晶粒度时一般存在一定的偏差(±0.5级)。评级值的重现性与再现性通常为±1级。面积法是计数已知面积内晶粒个数。通过合理计数可达到±0.25级的精确度，重现性与再现性小于±0.5级。截点法的精确度是截点或截线计数的函数，通过有效的计数可达到优于±0.25级的精确度，重现性与再现性小于±0.5级。通过试验可以发现，这些测定方法存在晶粒数据获取效率低的问题。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种晶粒数据获取的方法及系统，解决现有技术测定方法晶粒数据获取效率低的技术问题。

一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种晶粒数据获取的方法，所述方法包括：

获取材料的金相图像；

对所述金相图像中每个完整的晶粒所在的区域进行颜色填充，获得颜色填充后的金相图像；其中，相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同；

根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息；

基于所述晶粒信息，获取晶粒数据。

可选的，所述获取材料的金相图像，包括：

通过金相显微镜获取所述材料的样品的金相图像；其中，所述样品经过研磨、抛光和腐蚀处理。

可选的，所述颜色包括n种，其中n为大于等于4的正整数。

可选的，所述根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息，包括：

从所述述颜色填充后的金相图像中选取第n种颜色的晶粒，其中，n＝1，2…n；

获取所述第n种颜色的晶粒信息，其中，所述晶粒信息包括直径、面积、长短轴及其比率、长轴偏离角度、几何中心、周长中的一种或多种。

可选的，所述基于所述晶粒信息，获取晶粒数据，包括：

分别统计第n种颜色的晶粒信息，获得晶粒信息所对应的晶粒占总晶粒的比例。

另一方面，本申请通过本申请的另一实施例提供一种晶粒数据获取的系统，所述系统包括：

图像获取模块，用于获取材料的金相图像；

颜色填充模块，用于对所述金相图像中每个完整的晶粒所在的区域进行颜色填充，获得颜色填充后的金相图像；其中，相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同；

晶粒信息获取模块，用于根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息；

晶粒数据获取模块，用于基于所述晶粒信息，获取晶粒数据。

可选的，所述晶粒信息获取模块，包括：

筛选模块，用于从所述述颜色填充后的金相图像中选取第n种颜色的晶粒，其中，n＝1，2…n；

获取模块，用于获取所述第n种颜色的晶粒信息，其中，所述晶粒信息包括直径、面积、长短轴及其比率、长轴偏离角度、几何中心、周长的一种或多种。

本发明公开了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明的方法，为了快速获取材料的晶粒数据，首先获取材料的金相图像；然后对所述金相图像中每个完整的晶粒所在的区域进行颜色填充，获得颜色填充后的金相图像；其中，相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同；根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息；基于所述晶粒信息，获取晶粒数据；由于颜色填充是属于图像处理方法，可以一次性实现大量图像的处理，填充不同颜色的且相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同的金相图像，可根据颜色进行快速的晶粒分类提取晶粒信息，并根据晶粒信息，快速获取晶粒信息对应的晶粒数量，从而快速统计出晶粒数据，相对于现有技术，大大提高了数据获取的效率，不仅获得的数据量大，且获取速度快，减少人为因素的干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一种实施例中的晶粒数据获取的方法流程图；

图2是本发明一种实施例中的晶粒数据获取的系统结构图；

图3是图1的实施例的原始金相图像；

图4是图3经颜色填充后的金相图像；

图5是图4中选取红色晶粒的图像；

图6是根据图5采用originpro绘制的直径分布图；

图7是根据图5采用originpro绘制的面积分布图；

图8是根据图5采用originpro绘制的长短轴比率分布图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种晶粒数据获取的方法及系统，解决了现有技术晶粒数据获取效率低的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种晶粒数据获取的方法，所述方法包括：获取材料的金相图像；对所述金相图像中每个完整的晶粒所在的区域进行颜色填充，获得颜色填充后的金相图像；其中，相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同；根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息；基于所述晶粒信息，获取晶粒数据。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

本实施例中，一种晶粒数据获取的方法，参见图1，所述方法包括：

s101、获取材料的金相图像；

s102、对所述金相图像中每个完整的晶粒所在的区域进行颜色填充，获得颜色填充后的金相图像；其中，相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同；

s103、根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息；

s104、基于所述晶粒信息，获取晶粒数据。

需要说明的是，金相图像即为电子版的金相照片，可通过数码相机或是其它高清摄像头获取，但需要借助金相显微镜，因此，具体的，所述获取材料的金相图像，包括：通过金相显微镜获取所述材料的样品的金相图像；其中，所述样品经过研磨、抛光和腐蚀处理。此外，金相图像的处理，包括颜色填充、图像分析以及数据获取都可以借助现有的软件金相处理，也可以在硬件中添加现有的图像处理程序实现，这里并不做限制。

下面结合附图，对本方法的各步骤做详细的说明。

首先，执行s101，获取材料的金相图像。

具体的，金相图像即为电子版的金相照片，可通过数码相机或是其它高清摄像头获取，但需要借助金相显微镜，因此，具体的，所述获取材料的金相图像，包括：通过金相显微镜获取所述材料的样品的金相图像；其中，所述样品经过研磨、抛光和腐蚀处理。

接下来，执行s102，对所述金相图像中每个完整的晶粒所在的区域进行颜色填充，获得颜色填充后的金相图像；

其中，相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同；

这是为了便于后续根据颜色对晶粒进行分组处理。颜色填充可以借助图像处理软件，例如photoshop，也可以编写简单的图像处理程序。

作为一种可选的实施方式，为了便于后续图像分析选取次数尽量的少，以进一步提高处理效率，填充的颜色的种类应该尽量的少，在本发明中，综合考虑处理的需要，所述颜色包括n种，其中n为大于等于4的正整数。

接下来，执行s103，根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息。

同样可以采用现有的软件，例如imageproplus图像分析软件，也可以编写简单的图像处理程序。

具体的，所述根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息，包括：

从所述述颜色填充后的金相图像中选取第n种颜色的晶粒，其中，n＝1，2…n；

获取所述第n种颜色的晶粒信息，其中，所述晶粒信息包括直径、面积和长短轴比率中的一种或多种。

具体的，晶粒信息并不限制，可以包括如下至少之一：直径、面积、长短轴及其比率、长轴偏离角度、几何中心、周长，这里可以根据需要，选择任意的组合进行获取。

接下来，执行s104，基于所述晶粒信息，获取晶粒数据。

同样可以采用现有的软件，例如originpro图像分析软件，也可以编写简单的图像处理程序。

具体的，所述基于所述晶粒信息，获取晶粒数据，包括：

分别统计第n种颜色的晶粒信息，获得晶粒信息所对应的晶粒的占总晶粒的比例。

下面以一个具体的实施过程，以便于对本方法的实施过程有更清晰的理解。

实施例使用的材料是22mnb5热成形钢板。

试样截取：从热成形钢板截取10×5×3(〖mm〗^3)尺寸的试样。

选取待测面，对试样进行室温镶嵌，然后分别利用400#、800#、1200#、1500#、2000#砂纸逐级进行研磨，待前一道砂纸所留下的较粗磨痕完全观察不到时，换细一号砂纸，磨面磨削的方向应该与前一号砂纸磨痕方向成90°或45°。再在抛光机上进行抛光处理。当试样表面无划痕时，用酒精吹干后。用氧化硅干燥器储存，储存时间小于24h。

由于此次试验是为了得到热成形钢的原始奥氏体晶粒信息，采用过饱和苦味酸(10ml)+表面活性剂(1-3ml)+盐酸(3滴)的混合溶液在60℃的水浴锅中保温40s，腐蚀原始奥氏体晶界。腐蚀完成后，在德国axioplan2imagingzeiss型号的光学显微镜下观察试样的微观组织并拍摄金相照片，并添加标尺40μm。金相照片如附图3所示。

利用photoshop图片处理软件，将原始奥氏体晶粒选中并填充不同的颜色，要求每个晶粒填充颜色与周围的晶粒填充颜色不同。尽量选取少的颜色种类，便于后续图像分析软件选取次数。本实验选取了五种颜色，填充颜色后的图片如图4所示。

利用imageproplus图像分析软件对photoshop填充颜色的晶粒进行分析。导入图片后，将imageproplus图像分析软件的标尺设定与图片上的标尺一致。设置要所需要的晶粒信息，本实施例选取晶粒信息为直径、面积和长短轴比率。在measure中count/size的窗体上选择颜色，这里就以红色的晶粒为例，将红色的晶粒选取，每个晶粒自动编号，得到图片如图5所示。接下来，用同样的方法分别将剩下四种颜色的晶粒选取，最后统计五种颜色晶粒的信息，得到直径、面积和长短轴比率的数据。

利用originpro软件将imageproplus图像分析软件得到的数据，绘制直径分布图(图6)、面积分布图(图7)和长短轴比率分布图(图8)。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

为了快速获取材料的晶粒数据，首先获取材料的金相图像；然后对所述金相图像中每个完整的晶粒所在的区域进行颜色填充，获得颜色填充后的金相图像；其中，相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同；根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息；基于所述晶粒信息，获取晶粒数据；由于颜色填充是属于图像处理方法，可以一次性实现大量图像的处理，填充不同颜色的且相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同的金相图像，可根据颜色进行快速的晶粒分类提取晶粒信息，并根据晶粒信息，快速获取晶粒信息对应的晶粒数量，从而快速统计出晶粒数据，相对于现有技术，大大提高了数据获取的效率，不仅获得的数据量大，且获取速度快，减少人为因素的干扰。

根据本实施例的分析，相对于现有技术，本发明还具备以下优点：

1、本发明方法成本低廉。

2、可以得到大量数据，便于统计，结果可信度高。

3、结果重复性好，人为因素干扰小。

4、晶粒特征信息获取速度快。

5、优异的普适性，可以推广应用于材料领域、生物领域中一切背景复杂和形态复杂的粒状物测量分类工作，应用范围广。

实施例二

本实施例中，一种晶粒数据获取的系统，参见图2，所述系统包括：

图像获取模块，用于获取材料的金相图像；

颜色填充模块，用于对所述金相图像中每个完整的晶粒所在的区域进行颜色填充，获得颜色填充后的金相图像；其中，相邻两个所述晶粒所在的区域填充的颜色不同；

晶粒信息获取模块，用于根据所述颜色填充后的金相图像，获取晶粒信息；

晶粒数据获取模块，用于基于所述晶粒信息，获取晶粒数据。

可选的，所述晶粒信息获取模块，包括：

筛选模块，用于从所述述颜色填充后的金相图像中选取第n种颜色的晶粒，其中，n＝1，2…n；

获取模块，用于获取所述第n种颜色的晶粒信息，其中，所述晶粒信息包括直径、面积、长短轴及其比率、长轴偏离角度、几何中心、周长中的一种或多种。

由于本实施例所介绍的晶粒数据获取的系统为实现本申请实施例一晶粒数据获取的方法的系统，故而基于本申请实施例一中所介绍的晶粒数据获取的系统，本领域所属技术人员能够了解本实施例的系统的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该系统如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中晶粒数据获取的方法实现的系统，都属于本申请所欲保护的范围。

基于与前述实施例中同样的发明构思，本发明实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前文任一所述方法的步骤。

基于与前述实施例中同样的发明构思，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前文任一所述方法的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。