CN102621056B - 一种定量测定金属材料表面锈蚀率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法包括如下步骤：通过图像采集设备获取待测样品的局部或全部表面图像并输入计算机；通过自动金相图像分析仪的相面积含量测定软件打开待测样品表面图像，选取待测样品表面图像中需要测定的区域图像；对区域图像进行二值化处理以将区域图像转化为只含两种颜色的二值图像，通过调整阈值的范围使区域图像中的锈蚀区全部转化为其中一种颜色，提取区域图像的二值图像中代表锈蚀区的颜色的区域；再通过相面积含量测定软件的含量测定功能计算所述代表锈蚀区的颜色的区域面积之和占所述区域图像面积的百分比，即获得待测样品表面锈蚀率。本发明可实现精确地测定金属材料样品表面锈蚀率，方法简便快速。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料表面腐蚀试验领域，更具体地讲，涉及一种定量测定表面锈蚀率的方法。
背景技术
金属材料的大气腐蚀或盐雾中性腐蚀试验中，需要精确地定量评估样品表面全部或局部锈蚀面积的百分比，以评价试验结果。目前，对于腐蚀试验后的样品一般采用人工目测法、划百格法来粗略评估锈蚀率(即锈蚀面积所占样品面积的百分比)。
人工目测法是由试验人员对样品的锈蚀面积之和进行目测、心算估计的方法。由于人工评估误差大，试验结果偏差较大，重复性差，即使对于经验丰富的试验人员来说，不同的试验人员对同一样品的锈蚀率评估结果不同，同一试验人员在不同的时间对同一样品的锈蚀率评估结果也不同。
划百格法是由试验人员在待评估样品表面划10行×10列的百格，通过锈蚀面积占百格中的格子数量来评估锈蚀率的方法。当锈蚀边缘或个别锈蚀点不能占满1个格子时，则需要试验人员估计几个格子之和可以占满1个格子，这也将导致较大的误差。划百格法只比目测法略微精确，但实际结果相差也很大。
目前，锈蚀率的精确定量测定还比较困难，现有的专利和资料文献均没有介绍。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种采用自动金相图像分析仪的物相分析软件对锈蚀率进行定量测定的方法。自动金相图像分析仪是金相显微镜上的一个附属设备，所分析的是显微组织中的物相。
为了实现上述目的，本发明提供了一种定量测定金属材料表面锈蚀率的方法，所述方法包括如下步骤：a)通过图像采集设备获取待测样品的局部或全部表面图像并输入计算机；b)通过自动金相图像分析仪的相面积含量测定软件打开待测样品表面图像，选取待测样品表面图像中需要测定的区域图像；c)对所述区域图像进行二值化处理以将所述区域图像转化为只含两种颜色的二值图像，通过调整阈值的范围使所述区域图像中的锈蚀区全部转化为其中一种颜色，提取所述区域图像的二值图像中代表锈蚀区的颜色的区域；d)再通过相面积含量测定软件的含量测定功能计算所述代表锈蚀区的颜色的区域面积之和占所述区域图像面积的百分比，即获得待测样品表面锈蚀率。
根据本发明所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法的一个实施例，在步骤c)中还包括通过手工修正功能对所提取的代表锈蚀区的颜色的区域进行修补或删减。
根据本发明所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法的一个实施例，重复操作所述步骤c)至步骤d)多次，将多次测得的待测样品表面锈蚀率取平均值。
根据本发明所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法的一个实施例，所述图像采集设备为扫描仪、数码照相机或体视显微镜。
根据本发明所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法的一个实施例，所述待测样品表面图像的质量高于300万像素。
根据本发明所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法的一个实施例，所述待测样品经过自然腐蚀或盐雾腐蚀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以实现精确地定量测定金属材料样品表面锈蚀率。此外，本发明快捷、方便、高效、准确，可以达到锈蚀试验过程中锈蚀率连续测定的要求。
具体实施方式
下面对本发明的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法进行详细地描述。
本发明的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法包括如下步骤：
首先，通过图像采集设备获取待测样品的局部或全部表面图像并将该待测样品图像输入计算机。其中，待测样品为金属材料经过自然腐蚀或盐雾腐蚀处理后制得的，金属材料具体可以为钢材。图像采集设备可以为扫描仪、数码照相机或体视显微镜等，以获得表面清晰的彩色照片。但需保证获得的待测样品表面图像具有较高的像素质量，否则在后续的图像处理过程中会产生较大的误差，优选地，待测样品表面图像的质量应该高于300万像素。
自动金相图像分析仪是金相显微镜上的一个附属设备，所分析的是显微组织中的物相，其分析图像通过显微镜获得，实际上是通过计算某一相的面积占试样总面积的比值计算得到相含量。在本发明中，则利用了定量金相学原理结合自动金相图像分析仪中的相分析软件来获得待测样品表面锈蚀率。具体地，通过自动金相图像分析仪的相面积含量测定软件打开所获得的待测样品表面图像，然后选择需要测定锈蚀率的区域图像。
然后，对所选择的区域图像进行二值化处理以将该区域图像转化为只含两种颜色的二值图像。但因为不同的设备所带软件的设置不同，该二值图像中的两种颜色可以自行设置，一般为白色与绿色，也可以为白色与红色等颜色。操作者可以根据需要将该区域图像的二值图像中代表锈蚀区的颜色设置为衬度较大的颜色，如黑色或红色。由于样品上各处的锈蚀区的锈蚀程度不同，导致区域图像中的锈蚀区的颜色深浅不一，为了能更加精确的测得锈蚀率，需要通过调整二值化阈值的范围使区域图像中的锈蚀区全部转化为区域图像的二值图像中代表锈蚀区的颜色，并提取区域图像的二值图像中代表锈蚀区的颜色的区域，直至该代表锈蚀区的颜色的区域被完全提取出来。由于图像上可能存在亮度或对比度不均匀的地方，这容易导致软件的错误提取，因此，操作者优选地可以根据实际情况通过手工修正功能对所提取的代表锈蚀区的颜色的区域进行修补或删减，即将未提取的代表锈蚀区的颜色的区域补上或将本不是代表锈蚀区的颜色的区域删除，这样可以有效提高结果的准确性。
最后，通过相面积含量测定软件的含量测定功能计算该区域图像的二值图像中代表锈蚀区的颜色的区域面积之和占该区域图像面积的百分比，即获得了待测样品表面锈蚀。为了减小人为操作中的误差并提高检测数据的精度，也可以针对同一照片进行多次上述二值化处理、提取和统计计算的步骤，并将多次测得的待测样品表面锈蚀率取平均值，即得到待测样品表面锈蚀率的最终测定结果。
下面通过具体的实施例对本发明的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法进行说明。
实施例1
U71Mn高碳重轨钢材自然锈蚀试验过程中的锈蚀率测定。将钢材表面进行自然锈蚀试验后，用照相机对待测样品表面进行拍摄，得到表面清晰的彩色图像，图像质量为500万像素。然后，采用自动金相图像分析仪的两相面积含量测定软件打开待测样品表面图像；选取待测样品表面图像中的全部加工表面面积；直接对所选取的区域图像进行二值化处理，将所选取的区域图像转化成只有白色和绿色的二值图像，其中绿色代表锈蚀区的颜色，白色代表未锈蚀区的颜色；通过调整二值化的阈值范围直到二值图像中的锈蚀区完全变为绿色，然后提取二值图像中代表锈蚀区的绿色区域；用两相面积含量测定功能计算区域图像的二值图像中代表锈蚀区的绿色区域的面积占区域图像面积的百分比即为待测样品表面锈蚀率，所得到的锈蚀率为49.16％。其中，两相面积含量测定软件在金相检测时用于测量钢材(如碳钢、铸铁等)的相和组织组成物。
实旋例2
St12低碳冷轧钢材盐雾锈蚀试验过程中的锈蚀率测定。将钢材表面进行盐雾锈蚀试验后，用照相机对待测样品表面进行拍摄，得到表面清晰的彩色图像，图像质量为500万像素。然后，用photoshop或画图板软件选取该待测样品图像的全部加工表面面积，采用自动金相图像分析仪的α相面积含量测定软件打开待测样品表面图像；直接进入提取α相的功能，即对所选取的区域图像进行二值化处理，将该选取的区域图像转化成只用白色和绿色的二值图像，其中绿色区域代表锈蚀的颜色区域，白色代表未锈蚀区的颜色；通过调整二值化的阈值范围(例如，阈值范围为30至118)直到二值图像中的锈蚀区完全变为绿色，然后提取二值图像中代表锈蚀区的绿色区域；用手工修正功能对已提取的代表锈蚀区的绿色区域进行修补或删减；用α相面积含量测定功能计算区域图像的二值图像中代表锈蚀区的绿色区域的面积占区域图像面积的百分比即为待测样品表面锈蚀率，所得到的锈蚀率为50.30％。其中，α相面积含量测定软件在金相检测时用于测量不锈钢的相组成，原理与两相面积含量测定软件一致。
实施例3
Q235钢材自然锈蚀试验过程中的锈蚀率测定。将钢材表面进行盐雾锈蚀试验后，用照相机对待测样品表面进行拍摄，得到表面清晰的彩色图像，图像质量为300万像素。然后，用photoshop或画图板软件选取该待测样品表面图像中的全部加工表面面积，采用自动金相图像分析仪的α相面积含量测定软件打开待测样品表面图像；直接进入提取α相的功能，即对该选取的区域图像进行二值化处理，将该选取的区域图像转化成只用白色和绿色的二值图像，其中绿色区域代表锈蚀的颜色区域，白色代表未锈蚀区的颜色；通过调整二值化的阈值范围(例如，阈值范围为30至118)直到二值图像中的锈蚀区完全变为绿色，然后提取二值图像中代表锈蚀区的绿色区域；用手工修正功能对已提取的代表锈蚀区的绿色区域进行修补或删减；用α相面积含量测定功能计算区域图像的二值图像中代表锈蚀区的绿色区域的面积占区域图像面积的百分比即为待测样品表面锈蚀率，所得到的锈蚀率为31.52％。然后，对所选取的区域图像再重复进行两次二值化处理、提取、统计计算的步骤，并根据图像情况省略手工修正代表锈蚀的颜色的区域的步骤，分别得到的锈蚀率为32.61％和28.96％。最后，将所得的3组锈蚀率取平均值即得到该待测样品表面锈蚀率的最后结果，即(31.52％+32.61％+28.96％)/3＝31.03％。
综上所述，本发明的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法能够可以快捷、方便、高效、准确地实现金属材料样品表面锈蚀率的定量测定。此外，本发明可以达到锈蚀试验过程中锈蚀率连续测定的要求，具有推广和应用价值。
尽管已经具体描述了本发明的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种形式的改变。
Claims (5)
1.一种定量测定金属材料表面锈蚀率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a）通过图像采集设备获取待测样品的局部或全部表面图像并输入计算机；
b）通过自动金相图像分析仪的相面积含量测定软件打开待测样品表面图像，选取待测样品表面图像中需要测定的区域图像；
c）对所述区域图像进行二值化处理以将所述区域图像转化为只含两种颜色的二值图像，通过调整阈值的范围使所述区域图像中的锈蚀区全部转化为其中一种颜色，提取所述区域图像的二值图像中代表锈蚀区的颜色的区域，并通过手工修正功能对所提取的代表锈蚀区的颜色的区域进行修补或删减；
d）再通过相面积含量测定软件的含量测定功能计算所述代表锈蚀区的颜色的区域面积之和占所述区域图像面积的百分比，即获得待测样品表面锈蚀率。
2.根据权利要求1所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法，其特征在于，重复操作所述步骤c）至步骤d）多次，将多次测得的待测样品表面锈蚀率取平均值。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法，其特征在于，所述图像采集设备为扫描仪、数码照相机或体视显微镜。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法，其特征在于，所述待测样品表面图像的质量高于300万像素。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的定量测定金属材料表面锈蚀率的方法，其特征在于，所述待测样品经过自然腐蚀或盐雾腐蚀。
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