基于数字图像处理的GCr15轴承钢金相组织定量分析

　　数字图像处理技术广泛应用于各学科领域[1-2]，正向着高分辨率和高速度、立体化以及智能化的方向发展，尤其在生物医学、工业、航天、军事和公安等领域最为突出[3].将数字图像处理应用于金相组织分析，可用于金相组织的定量分析，使分析更精确、快速、方便、节省时间.

　　在金相定量分析方面，与国外相比，我国的发展速度较慢.日本OLYMPUS公司生产的金相图像分析系统，功能齐全、速度较快、分析准确，但其价格较高[4].

　　由华中科技大学的吴雪平、吴树森开发的半固态金属金相组织的计算机分析软件，系统分为图像采集、图像识别和结果输出3大部分，先对图像进行预处理，然后根据流变条件进行流变学处理，最后进行定量分析并输出结果[5];南昌大学的杨湘杰、罗忠民开发的非枝晶固相组织计算机分析系统，采用两个阈值从图像中分离出固相组织，从而进行分析计算，软件结构分为图像数据库、金相图片的引入、固相组分计算以及打印输出4个模块[6];由兰州理工大学的王智平教授等研发的铸造材料金相组织图像分析系统，主要通过噪声消除、失真校正、二值化处理以及图像收缩等处理过程进行处理，实现功能较多，运行速度较快[7];天津大学的李午申教授开发的焊接金相组织参数自动测量系统，可对晶粒、第二相粒子、片状组织和焊缝夹杂物的特征参数进行测量和计算，软件结构包括系统设置、图像编辑、图像处理、图像测量、结果输出以及系统帮助6大模块[8].

　　由于GCr15金相组织的复杂性，对其数字图像处理非常困难，对GCr15轴承钢的金相组织图片进行的研究还不多.本文主要是应用数字图像处理技术，基于Mat-lab平台[9]对淬火+回火热处理后的GCr15轴承钢的扫描电镜金相图片进行灰度化、形态学的膨胀、腐蚀、以及重构等处理，提取其中的碳化物颗粒，并计算其所占的比例[11]，从而判断热处理后GCr15轴承钢的综合力学性能[10-12].

　　1　试样制备与图像获取

　　以某轴承制造企业经淬火+回火热处理后的圆锥滚子滚动轴承为研究对象，经切样、磨制、抛光以及腐蚀处理后，利用JSM-6700扫描电镜进行微观分析，最后获取数字化金相图片.

　　2　GCr15轴承钢的Matlab处理过程

　　2.1　图像的读取、灰度化及滤波过程

　　所选试样图片大小为1280像素×1024像素，试样图片太大，处理速度慢，因此需要对其进行剪切处理，然后进行灰度化.通过对均值滤波、非线性空间滤波以及维纳滤波研究比较，维纳滤波对该试样图片的滤波效果较好，因此选用维纳滤波.为了使对象边缘与背景的灰度值有比较明显的差别，采用对整个灰度图像块处理的方法提高分析精度，对每个区域的灰度进行局部调整，从而使整幅图像的灰度直方图比较均匀，然后再进行整幅图像亮度变换，从而达到增强对象边缘的效果.