基于分形理论的铸造铝合金金相组织缺陷识别与分类研究

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1、RecognitionandclassificationofcastaluminumalloydefectsbasedonfractaltheoryresearchbyZHOUYurongB．E．(JilinMedicalCollege)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofengineeringControlScience&EngineeringintheGraduateschooIofHunanUniversitySupe

2、rvisorProfessor肋NJianhaoApril，2014J11[IIIIIIllUlIIIIIIIIY2606586硕士学位论文湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：同虢日期：≯f牛年多月％日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，

3、同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密回。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：用雨袭日期：动峰年多月“日导师签名：≯多皆必诒日期：≯降年f月砧日基于分形理论的铸造锅合金金相组织缺陷识别与分类研究摘要铝合金材料是金属材料中使用量较大的一种材料，随着材料工程的迅猛发展，对金属材料的要求越来越高，需求量也越来越大。但

4、是，因材料缺陷问题引发的重特大事故屡屡发生，给我们带来了巨大损失，同时也严重威胁着人民群众的生命安全。金相分析是对金属进行研究和性能测试的重要手段，利用计算机图像处理技术可以对金相缺陷进行识别和分类，避免了人工分析的效率低、劳动强度大、重现性差等缺点。本文以铸造铝合金金相图像为研究对象，搭配一系列的数字图像处理技术对金相图像进行特征提取和分类。为了提高金相分析的精度和计算速度，针对铸造铝合金缺陷图像的特点，研究和改进了相关图像处理方法，实现了缺陷图像的正确分类。本文的主要研究内容如下。(1)通过各向异性扩散滤波技术对采集来的金相图像进行预处理，去

5、除噪声并保留特征边界，在对原图进行增强的同时对亮度不均匀现象进行了校正，为分割提供良好的图像依据。(2)提出一种改进的图像分割算法对缺陷图像进行分割，在基于一维Otsu分割方法中引入Renyi熵分割法，使分割的目标函数不仅在类间方差达到最大，而且使图像的Renyi熵达到最大，经过实验比较，证明了改进的Otsu分割效果的有效性。(3)对分割后的图像进行特征参数提取，将分形理论运用到金相缺陷图像的特征量提取中。主要采用了分形理论中广泛使用盒维数描述缺陷特征，首先对分割后的图像进行二次提取，然后提取出面积、紧凑度、不规则度、不变矩和分维等参数，作为图像

6、识别和分类的数据。(4)对提取到的数据，先利用PCA对多维数据降维，然后利用FCM进行模糊聚类分析，得到划分之后的模糊隶属矩阵。对经过模糊聚类识别后的数据，通过SVM分类器对数据进行训练和分类，通过实验得到缺陷的分类结果。最后，对本文的工作进行了总结，并对今后的研究方向进行了展望。关键词：铸造铝合金缺陷；Otsu分割；分形维数；FCM识别；SVM分类II硕十学位论文AbstractAluminumalloymaterialislargelyusedamongmetalmaterial．Withtherapiddevelopmentofmateri

7、alsengineering，higherrequirementisneededformetalmaterialsanddemandisacceleratinglygrowing．However，majorworkplaceaccidentsfrequentlyoccurduetomaterialdefects，bringinghugelossesandthreateningthesafetyofciviliansseriously．Metallographicanalysisisanimportantmeansofstudyingandfunc

8、tiontest．Withtheaidofcomputerimageprocessingtechnology,metallurgical