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1、.第2。卷第4期华中理工大学学报Vol20No.4...19928H.吕hnivofSei&Teeh.年月ongAg1992’金属疲劳条带显微图像的曲线拟合分析胡枝秀钟春香(图像识别与人工智能研究所)。金属的疲劳试验是在交变应力(即变动负荷)下反复地长时间对金属机件进行的由此,〔`’.、金属内部发生组织结构上的变化而产生不同的疲劳条带分析这些条带的产生走向及,对.,间距研究金属的性能是至关重要的怎样确定这些条带及其产生的时间通常是用人工对、、、,、其显微放大图片进行条带寻找定位量取计算来完成工作量之大之复杂是显.,用计而易见的随着科学技术不断发展算机图像
2、处理技术替代人工对金属材料进行分,.本,.析有显著优越性文利用图像处理系统对金属条带进行分析得到了一些初步结果1、图象处理系统分析金月疲劳条带的设计原理用计算机图像处理系统分析金属疲劳条带,必须将金属疲劳条带的图片用摄像机输人,.到图像处理系统并用曲线拟合的方法对图像中的条带进行曲线拟合金属,、,,疲劳条带呈现一定的规律在我们考察的钢铝合金里大体接近二次曲线因此采用随圆曲线对,.:条带进行曲线拟合结果基本达到要求为此采用两种方法椭圆直接,,拟合法与椭圆迭代拟合法这两种方法的关键是如何确定一组合适的参数值以便有效地.,一。)2+(一’之=1,进行曲线拟合具
3、体而言对于椭圆方程(xx/矿Y汽)b/就是如何确。,、a、。定椭圆中心(XYO)横轴长度纵轴长度b1.1直接拟合法,。,。,a,,椭圆直接拟合是根据给定的椭圆方程置人估计的参数值(XYb)经过计算得到一条曲线,若曲线与疲劳条带不符,则通过人机交互调整参数值,直至曲线拟合为止。、,.直接拟合的优点是直观简单参数值根据经验来确定.〔12迭代拟合法”设nn有个元方程组`l,Z,,。=,,,”,f(XX…X(f12一)(1)为l),:求方程组(的根考虑泰勒展开式`,+:,:+△:,,.十.了(X么XXX…XAX),、二、,,_,;二`。,,Z,,v.十~af.v
4、,+ofZ+Ofv、~,二f(XX…X)子弓尸△X`:么X一’下“。A”下OX“:己X万牙丁同认伙一二,,,,(f12…)n(2):一一.收稿日期19901212.“”“一~一,”.七五攻关项目7568520显微图像分析处理系统子课题华中理工大学学报1992年,二1,2,,△`,`+△,,=1,2,,若变量Xi(…)n变化X使XX接近函数fi(…n)的一组根,则略去高次项后有:;,”八““=`,2,”,·;:,Z,,.十己fof一,f(XX一X)△X△+一z瓜OX淤梦箫介(3),写成向量及矩阵形式方程组(3)变为=,A△XF(4),=:,Z,,.T,二一
5、,,一:,,一。T;式中△X〔△X△X…△X〕尸〔ff…f〕:,l:·,.“/.l}af/。X6f/OXOfa/Xe=,!A卜.,,。f/。X·..{:”a几/OXaf/己X(,△X,,在方程组4)中A和F能在一组近似值上进行计算并求解以修正当前值,`=,,,,,二,,,,,,X(f’12…)n如果修正因子八Xi(12…)n足够小则(4)式求解终止否则继续进行迭代.1.3疲劳条带的椭圆拟合算法,:利用上面迭代公式得疲劳条带的椭圆拟合算法如下a.f一。“aZ+`一。“Z=1(,,,。椭圆方程(XX)/(YY)/bi=0123).。,。,a,,`,`。b对(
6、XYb)赋初值同时由光标输人疲劳条带曲线上点的值(XF)e.a,b计算f;=f一。“aZ+`一。“Z一1=o,l,2,。(XX)/(YY)/b(`3)d.建立方程组.、。。。。.、.,七les/1ooofOf
7、11ff..!
8、J子I…t。。.1OXOYoaob呱必。砂es一几d02,l,,ofofof己f。。aOX6YOObof:ef:Of:2一,0f。。aOX己Yoob333圣己fOf0f{OX0OYooa丝己b夕一`_``。,of一鱼l互of2(Y一Y)式中迎匹共oo2己X一a己Yb`_2(`一。2二_2(Y`一。2OfXX)旦乙二Y)aa3“60b
9、be.△X。,△Y。,△a,△.计算修正因子b(用高斯法求解).。,。,a,,`￡￡=0.,,e,,f对(XYb)进行修正比较f镇(001)若不成立则转重复否则迭代终止.1.4疲劳条带高度的计算试验时,,金属试件的放大倍数由电镜确定放大的金属图像中需要测试的参数是疲劳期4胡枝秀等:第金属疲劳条带显微图像的曲线拟合分析517,如1.:a条带顶点到底边的距离图所示设为金属试件的;、`H:放大倍数H为放大图像第条带到底边的距.jh`·=离为原件第`条带到底边的距离因此有一气,H,a/.退从2试验结果;试验在.lH“我所研制的图像处理系统上进行表为由人工计算条带
10、高度和计算机计算条带高度及其相应误.,差从表中看出不管是图像处理中的椭圆直接拟合
