基于Matlab的球墨铸铁金相图像处理分析.doc

云南农业大学工程技术学院毕业论文 PAGE PAGE 25 云南农业大学工程技术学院毕业论文 基于Matlab的球墨铸铁金相图像处理分析 第一章 绪论 1.1研究背景和意义 Matlab是MATrix LABoratory（“矩阵实验室”）的缩写，是由美国MathWorks公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的，功能强大、操作简单的语言。是国际公认的优秀数学应用软件之一。时至今日，经过MathWorks公司的不断完善，Matlab已经发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大的大型软件。在国外的许多高校，Matlab已经成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、动态系统仿真等高级课程的基本数学工具。Matlab的主要特点有：①语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数机器丰富；②运算符丰富；③具有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句）；④程序限制不严格，程序设计自由度大；⑤程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以再各种型号的计算机和操作系统上运行；⑥Matlab的图形功能强大；⑦功能强大的工具箱是Matlab的另一特色；⑧缺点是和其他高级程序相比，程序执行速度较慢。它将数值分析、矩阵计算、图形图像处理、信号处理和仿真等诸多强大的功能集成在较容易使用的交互计算机环境之中，为科学研究、工程运用提供了一种功能强、效率高的编程工具［１］。 利用Matlab对球墨铸铁进行金相图像分析时，就是使用图像处理工具包的函数种类很多：图像显示、图像文件输入与输出、几何操作、像素值统计、图像分析与增强、图像滤波、滤波器、图像变换、图像类型转换等。 1.2 存在的问题 图像处理在Matlab中的应用是由一系列支持图像处理的操作函数组成，如几何操作、区域操作、块操作、滤波、变换、图像分割、图像边缘提取、图像增强等，为便于应用，在该软件中形成图像处理工具包。图像处理工具包的函数种类很多：图像显示、图像文件输入与输出、几何操作、像素值统计、图像分析与增强、图像滤波、滤波器、图像变换、图像类型转换等。该工具包与其它一样，使用者可以根据需要自行编写函数.其中就有很多的问题出现： 1.图像采集问题： 在采集图片时由于相机的成像效果、拍摄角度、拍摄人员的自身感觉等因素都会影响到后边图像处理的工作和效果，因为颜色和灰度是决定一幅图像表现能力的关键因素； 2.图像处理问题： ① 图像读入 imread ，是Matlab支持的7种格式之一，显示图像用imshow (h) 语句，h 为图像句柄；输出图像若需要永久保存，可用imwrite(h,map, ’filename.bmp’,’bmp’), 写入存储器。注意在该语句前要设置调色板，即map=(gray(256))。 ② 要注意图像格式的转化。不同的图像格式对应不同的处理方式，如果处理与格式不符，将引起错误。 ③ 尽管Matlab允许未定义使用数组，但在实际应用中这样经常出错，特别是遇到在double和uint8型之间的转换时。所以最好还是养成用前定义的习惯，避免出现不必要的错误。 ④ 在做完一定量的运算后，一般要用Clear清除内存变量，以防影响后面的程序运行。 ⑤?一般默认路径在Matlab安装文件下的work文件夹中，程序和资源都放在此，如果需要引用新的文件，应事先指明路径。 ⑥ 应注意语句结尾“;” 的使用，特别是图像处理中。 ⑦ 应做好程序的注释工作。 1.3研究的内容和方法 本设计主要工作内容为研究基于Matlab对球墨铸铁金相图像处理分析、从图像分割、球墨铸铁组织的定位、组织特征的提取及对提取的组织的特征分析等。，选取适合的图像处理方法对图像进行二值化，对二值化后的图像进行图像分割和特征提取,最后对球墨铸铁组织进行金相分析。主要研究的内容包括： 1. 球墨铸铁金相图像预处理，包括:RGB彩色图像的灰度化、图像灰度拉伸、图像边缘检测、灰度图的二值化等; 直方图均衡化、图像增强、中值滤波等. 2. 图像分割及特征提取。先对定位后的金相图像进行预处理，然后用边缘检测、面积提取法来确定特征区域。 3. 特征分析。对提取出来的特征进行形态分析,并进行球墨大小分级,球化率的计算。主要研究方案如下： (1)、采集球墨铸铁金相样本； (2)、对图像预处理(灰度变换增强、图像平滑处理、图像锐化)得到包含信息量较小和噪声较低的图像； (3)、用边缘检测、面积提取法来确定特征区域； (4)、提取出特征区域； (5)、对提取出的特征区域进行简单分析； (6)、对本次球墨铸铁金相研究进行总结。 主要的技术路线如下表1。 表1 技术路线 第二章 图像采集与预处理 图像是当光辐射能量照在物体上经过发射或透射，或由发光物体本身发出光的能量，在人的视觉器官或者机器视