1.一种基于数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割算法,其特征在于,包括以下步骤:
1)输入扫描电镜图像f,利用RCF网络输出对应的梯度图像grcf;
2)利用结构边缘算法获得扫描电镜图像f对应的梯度图像g;
3)利用鲁棒分水岭变换对梯度图像g进行预分割,得到预分割结果f0;
所述步骤3)中预分割包括:
3.1)通过 对梯度图像g进行梯度重建;
其中, 表示由梯度图像g重建预分割结果f0的组合形态学闭运算,Rφ
表示形态学重建,R 表示形态学闭运算,ε表示形态学腐蚀运算,δ表示形态学膨胀运算;
+
表示由梯度图像g重建预分割结果f0的形态学膨胀运算,h∈N ,且满足表示由梯度图像g重建预分割结果f0的形态学腐蚀运+
算,h∈N ,且满足 m表示最大结构元素的尺度,多尺度结构元素满足关系
3.2)若重建结果包含多个小区域,则通过 对步骤3.1)中重建结果的多r
个小区域进行合并,其中,I表示合并小区域后的图像;I表示合并小区域前的图像;k是结构元素参数;bk表示合并的结构元素尺度;
4)利用基于形态学的轮廓优化方法对预分割结果f0进行优化,得到优化后结果f1;
5)利用分水岭变换对梯度图像grcf进行分割,得到结果frcf,根据结果frcf对优化后结果f1进行优化,得到最终结果f2;
6)根据最终结果f2,统计晶粒面积分布,并计算晶粒尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割算法,其特征在于,所述步骤2)中设定图像灰度方差阈值η,计算图像灰度值方差var,若图像灰度值方差var小于等于图像灰度方差阈值η,则利用结构边缘算法输出对应的梯度图像g;若图像灰度值方差var大于图像灰度方差阈值η,则先对扫描电镜图像f进行预处理使图像灰度值均匀化,再利用结构边缘算法输出对应的梯度图像g。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割算法,其3
特征在于,所述图像灰度方差阈值η=1.5×10。
4.根据权利要求2所述的一种基于数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割算法,其特征在于,所述步骤2)中预处理采用多尺度Retinex算法,模型为:Rn(x,y)=logIn(x,y)‑log[Fn(x,y)*In(x,y)]其中,RMSR是多尺度Retinex算法输出的反射图像;N=3,n取1、2、3,分别表示低、中、高三个尺度;wn表示权重系数,w1=w2=w3=1/3;Rn(x,y)表示多尺度的反射图像,In(x,y)表示实验图像,其中,x表示横坐标,y表示纵坐标;Fn(x,y)是高斯环绕函数,其中,K的取值满足∫∫Fn(x,y)dxdy=1;cn表示高斯环绕空间常数,其中,c1=15,c2=80,c3=200。
5.根据权利要求1所述的一种基于数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割算法,其特征在于,所述步骤4)中基于形态学的轮廓优化方法包括:
4.1)对预分割结果f0的图像中的每个区域进行标签化,确保图像中每个标签只能覆盖一个区域;
4.2)对每个标签区域执行形态学开运算,从预分割结果f0的图像中减去开运算结果:其中,bl表示第l个标签区域,l=1,...,L;fm表示预分割结果f0的图像中去掉开运算部分;
4.3)将fm重新分配给相邻区域,使重新分配后的每个区域的标签不同,并重新标号,得到优化后结果f1。
6.根据权利要求1所述的一种基于数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割算法,其特征在于,所述步骤5)中利用RCF网络损失函数对优化后结果f1进行优化,RCF网络损失函数为:其中,θ表示在结构中学习到的所有参数; 表示来自k层的激活值; 表示来自融合层的激活值;|I|表示图像I中的像素数;K表示层数。
7.根据权利要求1所述的一种基于数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割算法,其特征在于,所述步骤6)中将晶粒近似为圆计算晶粒尺寸。