冶金焦炭光学组织的自动检测方法技术

本发明专利技术公开了一种冶金焦炭光学组织的自动检测方法，在光学显微镜正交偏光并加入λ补色板条件下，拍摄一组200倍同一视域两个不同检偏角度图像，将视域内的背景﹑丝质组及破片组织识别，通过两张同一区域不同检偏角度图片数据的判断与计算将各项异性光学组织标识，对标识后的各向异性组织变色颗粒的形状特性参数进行计算，通过形状特性参数进行分类，最后计算不同类别变色颗粒的比例，并得到各向同性等其他光学组织的比例，重复上述步骤直至所有视域图像的变色颗粒的比例计算。本发明专利技术能实现焦炭光学组织的识别、分类、定量的自动化操作，实现对焦炭光学组织的准确、快速的自动化测定，从而为研究焦炭质量与配煤质量关系提供可靠的分析手段。靠的分析手段。靠的分析手段。

【技术实现步骤摘要】
冶金焦炭光学组织的自动检测方法


[0001]本专利技术涉及一种冶金材料的性能检测方法，尤其涉及一种冶金焦炭光学组织的自动检测方法。

技术介绍

[0002]目前，国内外普遍使用的焦炭光学组织测定方法是人工数点的统计法。在正交偏光下加入λ补色板的条件下形成不同干涉色，旋转载物台时干涉色发生变化，根据焦炭各种光学组织的干涉色变化同色区的特点，对所选点进行区分和识别，分为各向同性、各向异性组织、丝质及破片组织、以及基础各向异性组织组织，其中各向异性组织又分为细粒镶嵌、中粒镶嵌、粗粒镶嵌、不完全纤维、完全纤维、以及片状组织，通过对这些点的归类统计，分析与定量焦炭光学组织的相对比例。人工数点的方法劳动强度大，时间长，测点数少，测定结果的准确度不高，人为因素影响较大，同时测定人员必须经过专业训练。
[0003]采用焦炭反射率对光学组织进行分析近些年得到了发展，炭质基本结构单元由碳原子的六元环层片组成，而反射率指标可以反映出这种微观结构的变化。在炼焦过程中，煤分子经过缩合反应生成芳香族大分子，随着这些平面大分子的排列趋于有序化，在光学特征上则表现为反射率增高。Crelling在《Bireflectance imaging of coal and carbon specimens》提出了一种焦炭双反射率测定系统，使用显微镜拍摄焦炭样本，光源为角度可变的极化光，标定过的数码摄像头可以将像素值转化为反射率，获得焦炭样本的双反射率图像。但由于没有可以自动分割识别焦炭光学组织的算法，测定光学组织还是需要人工完成。M.Li在《An imaging technique using rotational polarization microscopy for the microstructure analysis of carbon/carbon composites》使用一个自适应的灰度阈值来分割焦炭反射率图片，但也无法识别不同的光学组织。D.E.Pearson在《Quantitative Reflectance Measurements of Metallurgical Coke》提出了一个系统可以自动拍摄焦炭双反射率图片并且分割识别不同的光学组织并开发应用；谢威在《冶金焦炭图像的拍摄与自动分析技术》中提出一种使用Gabor滤波器提取反射率图像的纹理信息来分割识别不同光学组织的算法，但识别精度和效率都较低，且无法实现自动化检测识别，实用性较低。
[0004]中国专利技术专利申请CN200610028521公开了一种焦炭光学组织中各向异性组织的自动检测方法，对从数字摄像头采集出来的焦炭微观图像进行类别估计，初步判断该图像包含的是哪种类型的各向异性组织；进行对比度调整以及灰度级重量化，对原图像进行分水岭分割，将各个各向异性组织区域轮廓分割出来；对这些区域进行特征抽取与统计，将特征向量值送入模式识别的分类器中进行分类，最终得到分析结果，即各向异性组织的轮廓示意图与大小统计直方图。该检测方法只能通过双反射率法表达各向异性的程度，无法量化不同各向异性组织含量，不同各向异性组织的区分性较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种冶金焦炭光学组织的自动检测方法，能利用各向异性变色颗粒的形状特性进行各类光学组织的识别、分类和定量的自动化检测，且检测结果准确度高。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]一种冶金焦炭光学组织的自动检测方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：在正交偏光和加入λ补色板的条件下，获取一种焦炭的粉光片在若干个不同视域下的图像，其中每个视域均拍摄两个检偏角度的图像；
[0009]步骤2：取某一视域下的其中一个检偏角度的图像，去除该图像中的背景和惰性组织，得到焦炭的光学组织面积，并识别和提取丝质组和破片组织；
[0010]步骤3：标识各向异性变色颗粒；
[0011]步骤4：将第五图像和第六图像中的各向异性变色颗粒标出并进行分类；
[0012]步骤5：将第五图像和第六图像中每一类各向异性变色颗粒的面积分别相加，得到该视域下每一类各向异性变色颗粒的面积，即为该类各向异性变色颗粒对应的各向异性组织的面积，同一视域下各类各向异性变色颗粒的面积之和即为该视域下各向异性组织的面积；
[0013]步骤6：通过差减法计算该视域下各向同性的面积，计算方法为：各向同性组织面积＝总光学组织面积-各向异性组织面积-丝质组和破片组织面积；
[0014]步骤7：重复步骤2至步骤6，直至完成所有视域的图像处理，即完成每个视域中不同类别光学组织的统计和定量；
[0015]步骤8：将所有视域中每一类光学组织的面积分别相加，得到该焦炭中各类光学组织的总面积。
[0016]所述的步骤1中两个检偏角度的θ夹角一致，θ夹角为入射线偏振光的振动方向与检偏片振动方向的夹角。
[0017]所述的两个检偏角度为10
°
和170
°
。
[0018]所述的步骤1中，视域个数为100-400个，图像采用光学显微镜拍摄，图像的放大倍数为200倍。
[0019]所述的步骤3还包括以下分步骤：
[0020]步骤3.1：取步骤2中同一视域下的两个检偏角度的图像，即第一图像和第二图像；
[0021]步骤3.2：比较第一图像和第二图像中每个像素点的R通道值和G通道值，当G通道值大于R通道值一定的阈值时，将小于G通道值一定阈值的R通道值清零，反之，则当R通道值大于G通道值一定的阈值时，将小于R通道值一定阈值的G通道值清零；
[0022]步骤3.3：将步骤3.2中预处理后的第一图像和第二图像中每个相对应的像素点的R通道值、G通道值、B通道值分别进行相减操作，即第一图像-第二图像，获得第三图像，以及第二图像-第一图像，获得第四图像，并在第三图像和第四图像上标识各向异性变色颗粒。
[0023]所述的步骤3.3还包括以下分步骤：
[0024]步骤3.3.1：分别提取第三图像和第四图像上R通道中相减后差值为负数的像素点；
[0025]步骤3.3.2：在步骤3.3.1中提取的像素点中，将R通道和G通道中相减后为的负数
差值均归零，并保留正数差值，同时将B通道中所有差值归零，得到第五图像和第六图像。
[0026]所述的步骤3.3.2中，第五图像中的绿色像素点表示该视域下第一图像中为蓝色并在第二图像中转变为红色的所有各向异性变色颗粒；第六图像中的绿色像素点表示该视域下第一图像中为红色并在第二图像中转变为蓝色的所有各向异性变色颗粒。
[0027]所述的步骤4还包括以下分步骤：
[0028]步骤4.1：将第五图像和第六图像中的各向异性变色颗粒分别进行二值化处理并标出；
[0029]步骤4.2：计算每个各向异性变色颗粒的基本参数，基本参数包括面积A、周长P和最大费雷特直径dmax；
[0030]步骤4.3：将各向异性变色颗粒进行椭圆状拟合，并测量拟合后椭圆的特征参数；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冶金焦炭光学组织的自动检测方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：在正交偏光和加入λ补色板的条件下，获取一种焦炭的粉光片在若干个不同视域下的图像，其中每个视域均拍摄两个检偏角度的图像；步骤2：取某一视域下的其中一个检偏角度的图像，去除该图像中的背景和惰性组织，得到焦炭的光学组织面积，并识别和提取丝质组和破片组织；步骤3：标识各向异性变色颗粒；步骤4：将第五图像和第六图像中的各向异性变色颗粒标出并进行分类；步骤5：将第五图像和第六图像中每一类各向异性变色颗粒的面积分别相加，得到该视域下每一类各向异性变色颗粒的面积，即为该类各向异性变色颗粒对应的各向异性组织的面积，同一视域下各类各向异性变色颗粒的面积之和即为该视域下各向异性组织的面积；步骤6：通过差减法计算该视域下各向同性的面积，计算方法为：各向同性组织面积＝总光学组织面积-各向异性组织面积-丝质组和破片组织面积；步骤7：重复步骤2至步骤6，直至完成所有视域的图像处理，即完成每个视域中不同类别光学组织的统计和定量；步骤8：将所有视域中每一类光学组织的面积分别相加，得到该焦炭中各类光学组织的总面积。2.根据权利要求1所述的冶金焦炭光学组织的自动检测方法，其特征是：所述的步骤1中两个检偏角度的θ夹角一致，θ夹角为入射线偏振光的振动方向与检偏片振动方向的夹角。3.根据权利要求2所述的冶金焦炭光学组织的自动检测方法，其特征是：所述的两个检偏角度为10
°
和170
°
。4.根据权利要求1所述的冶金焦炭光学组织的自动检测方法，其特征是：所述的步骤1中，视域个数为100-400个，图像采用光学显微镜拍摄，图像的放大倍数为200倍。5.根据权利要求1所述的冶金焦炭光学组织的自动检测方法，其特征是：所述的步骤3还包括以下分步骤：步骤3.1：取步骤2中同一视域下的两个检偏角度的图像，即第一图像和第二图像；步骤3.2：比较第一图像和第二图像中每个像素点的R通道值和G通道值，当G通道值大于R通道值一定的阈值时，将小于G通道值一定阈值的R通道值清零，反之，则当R通道值大于G通道值一定的阈值时，将小于R通道值一定阈值的G通道值清零；步骤3.3：将步骤3.2中预处理后的第一图像和第二图像中每个相对应的像素点的R通道值、G通道值、B通道值分别进行相减操作，即第一图像-第二图像，获得第三图像，以及第二图像-第一图像，获得第四图像，并在第三图像和第四图像上标识各向异性变色颗粒。6.根据权利要求5所述的冶金焦炭光学组织的自动检测方法，其特征是：所述的步骤3....

【专利技术属性】
技术研发人员：孙维周，胡德生，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：