基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法，用于解決現(xiàn)有熱解炭消光角測(cè)量方法復(fù)雜的技術(shù)問題。技術(shù)方案是利用C/C復(fù)合材料的熱解炭PLM圖像灰度和紋理特征，借助圖像處理技術(shù)對(duì)熱解炭PLM圖像特征進(jìn)行信息提取，并采用逆向云發(fā)生器對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到各圖像特征云模型的屬性特征值，建立多條件多規(guī)則云推理器，通過輸入C/C材料的熱解炭PLM圖像直接獲得其基體熱解炭的消光角。本方法僅采用單張PLM圖像即能夠計(jì)算出熱解炭的消光角數(shù)值，無需通過拍攝一系列包含消光十字變化全過程的20-40張PLM圖像，解決了現(xiàn)階段單張PLM圖像僅能觀測(cè)出熱解炭織構(gòu)所屬類型，而無法直接獲得消光角的技術(shù)問題。
【專利說明】基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法，特別涉及一種基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過PLM圖像對(duì)熱解炭進(jìn)行表征可通過織構(gòu)類型和消光角兩種定義方式。其中織構(gòu)類型屬于一種定性化的表征方式，用肉眼直接觀測(cè)熱解炭的正交PLM圖像即可判定，但表征精度較低，往往難以滿足科研及工程需求。而消光角作為一個(gè)連續(xù)變量，能夠?qū)崿F(xiàn)熱解炭織構(gòu)的定量化表征，在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)中使用較為普遍。但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)法測(cè)量消光角時(shí)很大程度上受到人眼的灰度分辨率和觀測(cè)者個(gè)人主觀習(xí)慣的影響，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性和精度均較低。
[0003]針對(duì)消光角得計(jì)算機(jī)測(cè)量方法國內(nèi)外均有研究。文獻(xiàn)“Measurement of theextinction angle about laminar pyrocarbons by image analysis in reflectionpolarized light，，，“An improved method for angular-resolved characterization ofthe optical anisotropy of pyrolytic carbon”及“基于四分之一象限光強(qiáng)法熱解炭消光角的計(jì)算機(jī)測(cè)量方法”根據(jù)消光角定義的原理提出了熱解炭的消光角的計(jì)算機(jī)測(cè)量方法，用以實(shí)現(xiàn)定量化的表征熱解炭織構(gòu)，但這些方法均需要拍攝涵蓋了熱解炭消光十字隨著檢偏鏡旋轉(zhuǎn)由正交狀態(tài)變化至融合狀態(tài)全過程的一系列圖像，通常需要20-40張。這時(shí)的圖像采集的工作量非常大，嚴(yán)重影響了其實(shí)用性。因此，由單張C/C復(fù)合材料的PLM圖像直接對(duì)熱解炭織構(gòu)進(jìn)行定量表征已成為亟待解決的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有熱解炭消光角計(jì)算機(jī)測(cè)量方法復(fù)雜的不足，本發(fā)明提供一種基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法。該方法利用C/C復(fù)合材料的熱解炭PLM圖像灰度和紋理特征，借助圖像處理技術(shù)對(duì)熱解炭PLM圖像特征進(jìn)行信息提取，并采用逆向云發(fā)生器對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到各圖像特征云模型的屬性特征值，建立多條件多規(guī)則云推理器，通過輸入C/C材料的熱解炭PLM圖像直接獲得其基體熱解炭的消光角。本方法僅采用單張PLM圖像即能夠計(jì)算出熱解炭的消光角數(shù)值，無需通過拍攝一系列包含消光十字變化全過程的20-40張PLM圖像，可以解決現(xiàn)階段單張PLM圖像僅能觀測(cè)出熱解炭織構(gòu)所屬類型，而無法直接獲得消光角的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:一種基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟:
[0006]步驟1:拍攝500倍下消光十字呈正交狀態(tài)的C/C復(fù)合材料熱解炭PLM圖像，即C/C復(fù)合材料偏光顯微照片。
[0007]步驟2:提取C/C復(fù)合材料熱解炭PLM圖像中某一熱解炭環(huán)上沿圓周方向的灰度值數(shù)據(jù)。[0008]步驟3:以步驟I和步驟2中方法，采集包含各織構(gòu)類型的熱解炭PLM圖像，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量所得的消光角數(shù)值，構(gòu)建逆向云發(fā)生器，統(tǒng)計(jì)分析各織構(gòu)類型熱解炭灰度數(shù)據(jù)的圖像信息參數(shù)的云模型數(shù)字特征值。
[0009]步驟4:將步驟3所得熱解炭PLM圖像特征信息及其消光角數(shù)值，輸入逆向云發(fā)生器，得到各織構(gòu)類型熱解炭的灰度曲線的灰度差，方差及相似性三個(gè)圖像信息參數(shù)的云模型數(shù)字特征參數(shù)值。
[0010]步驟5:根據(jù)熱解炭消光角和織構(gòu)類型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立織構(gòu)類型與消光角之間定性定量轉(zhuǎn)換的云模型。
[0011]步驟6:根據(jù)各織構(gòu)類型熱解炭的PLM圖像特征信息云模型數(shù)字特征值，及織構(gòu)類型與消光角之間的轉(zhuǎn)換模型，建立多條件多規(guī)則云推理器。
[0012]步驟7:對(duì)于單張的熱解炭PLM圖像，提取灰度數(shù)據(jù)并計(jì)算其圖像信息參數(shù)，輸入多條件多規(guī)則云推理器，獲得該圖像中熱解炭的消光角數(shù)值。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:該方法利用C/C復(fù)合材料的熱解炭PLM圖像灰度和紋理特征，借助圖像處理技術(shù)對(duì)熱解炭PLM圖像特征進(jìn)行信息提取，并采用逆向云發(fā)生器對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到各圖像特征云模型的屬性特征值，建立多條件多規(guī)則云推理器，通過輸入C/C材料的熱解炭PLM圖像直接獲得其基體熱解炭的消光角。本方法僅采用單張PLM圖像即能夠計(jì)算出熱解炭的消光角數(shù)值，無需通過拍攝一系列包含消光十字變化全過程的20-40張PLM圖像，解決了現(xiàn)階段單張PLM圖像僅能觀測(cè)出熱解炭織構(gòu)所屬類型，而無法直接獲得消光角的技術(shù)問題。
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法用熱解炭PLM圖像
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[0016]圖2是本發(fā)明基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法用逆向云發(fā)生器的示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法用消光角與織構(gòu)類型轉(zhuǎn)換云模型。
[0018]圖4是本發(fā)明基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法用熱解炭消光角表征的多條件多規(guī)則云推理器。
[0019]圖5是本發(fā)明基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法用熱解炭PLM圖像
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[0020]圖6是本發(fā)明基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法用熱解炭PLM圖像
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【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 參照?qǐng)D1-6詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]步驟1:以CVI工藝制備的2D針刺炭氈C/C復(fù)合材料為例，將式樣經(jīng)打磨，拋光，烘干后放置于偏光顯微鏡下觀察，調(diào)節(jié)顯微鏡放大倍數(shù)為500倍(或以上)，旋轉(zhuǎn)偏光顯微鏡起偏器，使得視野中熱解碳的消光十字呈正交狀態(tài)，微調(diào)顯微鏡焦距，使計(jì)算機(jī)中圖像清晰，拍攝該時(shí)刻的C/C復(fù)合材料偏光顯微照片。
[0024]步驟2:任意選取熱解炭PLM圖像中熱解炭環(huán)上一點(diǎn)，采用MATLAB自編程序?qū)峤馓縋LM圖像進(jìn)行信息提取，任意點(diǎn)位置及提取路徑見圖1，并依次記錄該曲線所在像素點(diǎn)
的灰度值數(shù)據(jù)，如下所示。
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種基于偏光圖像的熱解炭組織結(jié)構(gòu)定量表征方法，其特征在于包括以下步驟:步驟1:拍攝500倍下消光十字呈正交狀態(tài)的C/C復(fù)合材料熱解炭PLM圖像，即C/C復(fù)合材料偏光顯微照片； 步驟2:提取C/C復(fù)合材料熱解炭PLM圖像中某一熱解炭環(huán)上沿圓周方向的灰度值數(shù)據(jù)； 步驟3:以步驟I和步驟2中方法，采集包含各織構(gòu)類型的熱解炭PLM圖像，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量所得的消光角數(shù)值，構(gòu)建逆向云發(fā)生器，統(tǒng)計(jì)分析各織構(gòu)類型熱解炭灰度數(shù)據(jù)的圖像信息參數(shù)的云模型數(shù)字特征值； 步驟4:將步驟3所得熱解炭PLM圖像特征信息及其消光角數(shù)值，輸入逆向云發(fā)生器，得到各織構(gòu)類型熱解炭的灰度曲線的灰度差，方差及相似性三個(gè)圖像信息參數(shù)的云模型數(shù)字特征參數(shù)值； 步驟5:根據(jù)熱解炭消光角和織構(gòu)類型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立織構(gòu)類型與消光角之間定性定量轉(zhuǎn)換的云模型； 步驟6:根據(jù)各織構(gòu)類型熱解炭的PLM圖像特征信息云模型數(shù)字特征值，及織構(gòu)類型與消光角之間的轉(zhuǎn)換模型，建立多條件多規(guī)則云推理器； 步驟7:對(duì)于單張的熱解炭PLM圖像，提取灰度數(shù)據(jù)并計(jì)算其圖像信息參數(shù)，輸入多條件多規(guī)則云推理器，獲得該圖像中熱解炭的消光角數(shù)值。
【文檔編號(hào)】G06K9/46GK103745195SQ201310713255
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】齊樂華, 李逸仙, 宋永善, 張守陽, 李賀軍 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)