金相顯微鏡對于圖像晶粒度的預處理

金相分析是對金屬進行研究和性能測試的重要手段，在顯微鏡下觀察，絕大多數的金屬材料是由許多細小的晶粒組成。傳統的材料學理論認為，晶粒細小材料的常規力學性能如拉伸強度、韌性、塑性等均相對較好；晶粒的尺寸還會影響金屬的疲勞強度。因此，在金屬性能分析中，晶粒尺寸（即晶粒度）的估算顯得十分重要。
　　金屬是由許多大小各異的微小晶粒組成，晶粒與晶粒之間由晶界分隔開，由于金屬中的晶粒個體大小各異，而晶粒個體通常不能決定金屬的性能，分析某粒晶粒的大小因而沒有特別意義，晶粒度往往表征的是晶粒的平均尺寸。
　　由于金相顯微鏡原始圖像往往存在噪聲，晶粒與晶界間大多數情況下不是很清晰，不便于計算機分析，因此，有必要在計算機自動分析前進行適當的預處理。
　　1、晶粒計數
　　單位面積中晶粒的數量與晶粒的尺寸有關，晶粒的大小對金屬的拉伸強度、韌性、塑性等機械性質有決定性的影響。因此，晶粒的計數在金相分析中具有相當重要的意義。
　　所謂填充剔除計數法，就是根據行或列掃描圖像，當*次碰到一個物體（白色）時，計數器加一，且將該物體填充為別的顏色（黑色），以后再掃描到該物體時，掃描程序不再將其當作物體，即該物體在一次計數后就被剔除，從而保證了該物體被計數一次。
　　由于細化后的晶界是八連通的網狀線條，因此，應用填充剔除計數法時，必須注意選用四連通的方式填充晶粒。
　　2、晶粒度估算
　　金屬晶粒的尺寸（或晶粒度）對其在室溫及高溫下的機械性質有決定性的影響，晶粒尺寸的細化也被作為鋼的熱處理中zui重要的強化途徑之一。因此，在金屬性能分析中，晶粒尺寸的估算顯得十分重要。
　　3、晶粒面積估算
　　在平面圖像中，晶粒的晶粒度有時由其面積來表征。晶粒的面積定義為：在數字圖像中，晶粒的面積就是其所占的像素數。
　　單個晶粒的面積沒有實際意義，但一定區域中所有晶粒的平均面積卻可以用來反映金相的晶粒度。其晶粒的平均面積可以用下式來粗略估算：ASG=（S-PB）/N，其中ASG代表晶粒的平均面積，S為圖像的大小，PB為晶界所占的總像素，N為圖像中晶粒的顆數，S=128×128，N=85，PB可由晶界跟蹤算法統計獲得，其值為1862，故ASG=170.8個像素。
　　分析可知，圖像邊界處的許多晶粒是不完整的，將它們用在統計數據中是不的，往往會造成平均面積變小，因此，為了克服這一缺點，更的統計方法是剔除不完整的晶粒，然后求出所有完整晶粒面積的平均值。
　　圖像邊界處的不完整晶粒可以這樣剔除：圖像向四周各擴展一個白像素點，使圖像邊界處的不完整晶粒成為一個連通的整體，然后將其填充為黑色。由于白色的封閉區域是晶粒，因此被填充為黑色的不完整晶粒將不被統計。
　　4、晶粒直徑估算
　　更多時候，晶粒尺寸是由其直徑來表征的。例如，許多金屬的屈服應力sy和晶粒直徑d之間滿足Hall—Petch關系：
　　式中s0和ky為常數。可見，晶粒直徑的計算是很有必要的。