本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于图像处理技术的过/亚共晶al-si合金变质分级方法。
背景技术
铸造铝合金作为传统的金属材料，由于具有密度小、比强度高、热传导性高等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业，其中al-si合金又以优良的机械性能与铸造性能、良好的耐蚀性、耐磨性和耐热性能而占有很大比重。铸造al-si合金组织中存在粗大多边形初晶硅和长针状共晶硅，严重割裂合金基体，明显降低力学性能，尤其是降低塑性及耐磨性，还会使合金的切削加工性能变差。因此，改善共晶硅和初晶硅尺寸、形状是迫切需要解决的问题，解决这一问题的关键措施是变质，因此，对变质级别的判定是铝合金金相检测的重点。
目前对al-si合金变质程度的判别主要包括断口检查、金相法、热分析方法以及电导率法。科研和生产中一般采用美国铸造学会(afs)提供的亚共晶al-si合金标准的5级变质级别金相图谱作为定性评判标准。然而，标准的变质级别金相图谱和铸造al-si合金的实际金相组织并不总是相似的。因此，这种定性判断的方法比较主观，同时容易在金相分析中引入人为误差。同时，传统的定量金相方法多采用人工计算，依靠实验人员根据经验剔除图像中不希望测量的对象，用肉眼进行观察计量，然后计算测量得到的结果，虽然具有简单、经济和直观的优点，但测量结果完全依赖于测量者的经验和主观判断，会产生大量的人为误差，而且效率极低，不能适应科学研究与生产的飞速发展。
技术实现要素：
根据上述提出的技术问题，而提供一种基于图像处理技术的过/亚共晶al-si合金变质分级方法。
本发明采用的技术手段如下：
一种基于图像处理技术的过/亚共晶al-si合金变质分级方法，具有如下步骤：
s1、图片分类：
依次通过统一尺寸、灰度化处理、滤波处理、自适应二值化处理、前景背景转化、滤波处理、填空洞处理和面积去噪点处理对图片进行处理，统计前景各连通域的面积总和作为前景面积，面积的计算方式是以处理后图片前景像素个数为基准进行量化，当前景面积与处理后图片的面积的比值大于0.2时，把图片分为过共晶铝硅合金类；当前景面积与处理后图片的面积的比值小于等于0.2时，把图片分为亚共晶铝硅合金类；
其中，前景背景转化的具体步骤为：
对自适应二值化处理后的图片的前景转化为白色；
填空洞处理的具体步骤为：
去除前景转化处理后得到的图片中白色前景中的小黑点杂质；
s2、图片变质分级；
对过共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级，具体步骤如下：
过共晶铝硅合金类图片的原图依次通过灰度化处理、自适应二值化处理、前景背景转化和图像腐蚀处理后采用形态学连通域的处理把针状共晶体去掉，只留下性征显著的初晶硅，填空洞处理后统计各初晶硅的等效直径并计算平均值，根据平均值的大小，并参考过共晶铝硅合金标准把过共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级，得到过共晶铝硅合金类图片的原图的变质级别；
对亚共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级，具体步骤如下：
亚共晶铝硅合金类图片的原图依次通过灰度化处理、滤波处理、自适应二值化处理、前景背景转化和滤波处理后采用填空洞处理和面积去噪点处理去除边缘噪点，统计灰色硅块面积ai和周长pi，得到由面积和周长组成的形状因子公式：
根据形状因子公式计算得到的形状因子s大小和参考亚共晶铝硅合金标准把亚共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级，得到亚共晶铝硅合金类图片的原图的变质级别。
考虑到噪点的不均匀且有连在一起的情况，对亚共晶铝硅合金类图片的原图采用滤波处理、自适应二值化处理、前景背景转化和滤波处理的这种“多重跳跃去噪”可取得不错的效果。
所述图片包含使用金相显微镜下显示的过共晶al-si合金金相图片和亚共晶al-si合金金相图片，所述过共晶al-si合金金相图片包含未变质、变质不足、变质正常、变质衰退四个等级的图片；
所述亚共晶al-si合金金相图片包含一级、二级、三级、四级、五级变质。
过共晶铝硅合金标准为在沈阳铸造研究所发表的铸造过共晶铝硅合金行业标准的基础上，将计算初晶硅的黑色块平均边长改为将每块初晶硅等效成一个个圆形区域，统计各初晶硅的等效直径并计算平均值；
亚共晶铝硅合金标准采用美国铸造学会(afs)提供的亚共晶al-si合金标准。
所述滤波处理采用中值滤波处理。
自适应二值化处理的作用是可以把前景背景区分的明显，方便之后的处理，填空洞处理和面积去噪点处理以补偿分割效果不好，滤波处理采用中值滤波处理，作用是去除噪点的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果：传统的定量金相方法多采用人工计算，依靠实验人员根据经验剔除图像中不希望测量的对象，用肉眼进行观察计量，然后计算测量得到的结果，虽然具有简单、经济和直观的优点，但测量结果完全依赖于测量者的经验和主观判断，会产生大量的人为误差，而且效率极低，不能适应科学研究与生产的飞速发展；本发明的本质是一种图像处理方法，通过对al-si合金金相组织例如共晶体和初晶硅几何参数及分布等进行精确的形状描述和准确的像素级数字计量，以此作为分类分级标准从而能够极大提高在现实应用场景中的分级准确性和可靠度。同时能在保证分类精度不下降的前提下，减少评判参数，缩短人工时间，节约高成本购买图像专用仪器的成本。
基于上述理由本发明可在图像处理技术等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的具体实施方式中基于图像处理技术的过/亚共晶al-si合金变质分级方法的流程图；
图2为本发明的具体实施方式中图片分类中图片处理过程示意图；
图3为本发明的具体实施方式中图片分类结果示意图；
图4为本发明的具体实施方式中过共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级的图像处理过程图；
图5为本发明的具体实施方式中过共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级的结果示意图；
图6为本发明的具体实施方式中亚共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级的图像处理过程图；
图7为本发明的具体实施方式中亚共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级的结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图7所示，一种基于图像处理技术的过/亚共晶al-si合金变质分级方法，具有如下步骤：
s1、图片分类：
依次通过统一尺寸、灰度化处理、滤波处理、自适应二值化处理、前景背景转化、滤波处理、填空洞处理和面积去噪点处理对图片进行处理，统计前景各连通域的面积总和作为前景面积，面积的计算方式是以处理后图片前景像素个数为基准进行量化，当前景面积与处理后图片的面积的比值大于0.2时，把图片分为过共晶铝硅合金类；当前景面积与处理后图片的面积的比值小于等于0.2时，把图片分为亚共晶铝硅合金类；
其中，前景背景转化的具体步骤为：
对自适应二值化处理后的图片的前景转化为白色；
填空洞处理的具体步骤为：
去除前景转化处理后得到的图片中白色前景中的小黑点杂质；
s2、图片变质分级；
对过共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级，具体步骤如下：
过共晶铝硅合金类图片的原图依次通过灰度化处理、自适应二值化处理、前景背景转化和图像腐蚀处理后采用形态学连通域的处理把针状共晶体去掉，只留下性征显著的初晶硅，填空洞处理后统计各初晶硅的等效直径并计算平均值，根据平均值的大小，并参考过共晶铝硅合金标准把过共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级，得到过共晶铝硅合金类图片的原图的变质级别；
对亚共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级，具体步骤如下：
亚共晶铝硅合金类图片的原图依次通过灰度化处理、滤波处理、自适应二值化处理、前景背景转化和滤波处理后采用填空洞处理和面积去噪点处理去除边缘噪点，统计灰色硅块面积ai和周长pi，得到由面积和周长组成的形状因子公式：
根据形状因子公式计算得到的形状因子s大小和参考亚共晶铝硅合金标准把亚共晶铝硅合金类图片的原图进行变质分级，得到亚共晶铝硅合金类图片的原图的变质级别。
所述图片包含使用金相显微镜下显示的过共晶al-si合金金相图片和亚共晶al-si合金金相图片，所述过共晶al-si合金金相图片包含未变质、变质不足、变质正常、变质衰退四个等级的图片；
所述亚共晶al-si合金金相图片包含一级、二级、三级、四级、五级变质。
过共晶铝硅合金标准为在沈阳铸造研究所发表的铸造过共晶铝硅合金行业标准的基础上，将计算初晶硅的黑色块平均边长改为将每块初晶硅等效成一个个圆形区域，统计各初晶硅的等效直径并计算平均值；
亚共晶铝硅合金标准采用美国铸造学会提供的亚共晶al-si合金标准。
所述滤波处理采用中值滤波处理。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。