申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2022-03-21

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN114693620B

主分类号：G06T7/00

分类号：G06T7/00;G06T5/20;G06T5/70

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.07.19#实质审查的生效;2022.07.01#公开

摘要：本发明公开了一种铸造铝合金中第二相空间分布均匀性的表征方法。该方法包括：获取试样的铸造铝合金X射线三维断层扫描图，适度裁剪后进行降噪及二值化，获取铝合金中第二相的三维特征与分布图；基于多重分形算法，通过计盒维数法计算不同尺度盒子中第二相空间分布的概率测度；利用第二相的概率测度构造配分函数，根据配分函数计算质量指数，判断多重分形法计算的可适性范围；构造概率测度的归一化q阶矩，据此计算铝合金中第二相空间分布的多重分形谱参数，绘制多重分形谱图，定量表征铝合金中第二相空间分布的均匀性。本发明克服了现有技术中分析方法的缺陷，能准确识别复杂形貌的第二相空间分布特征，定量描述其空间分布均匀性。

主权项：1.一种铸造铝合金中第二相空间分布均匀性的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过X射线三维断层扫描与重构技术获取不同工艺参数铸件相同部位或者相同工艺铸件不同部位试样的铝合金三维特征图像，然后对图像进行适度的裁剪；S2、利用图像处理算法，对裁剪后的三维特征图像进行降噪，然后对降噪后的图像进行二值化处理，获取第二相三维特征与分布图像；S3、根据多重分形算法，利用不同尺度的盒子覆盖二值图像，按照盒计数法计算不同尺度盒子中第二相的概率测度；S4、利用第二相的概率测度构造配分函数，根据配分函数，计算质量指数，判断多重分形法计算的可适性范围；S5、构造概率测度的归一化q阶矩，据此计算铝合金中第二相空间分布的多重分形谱参数，然后绘制多重分形谱图，根据第二相的多重分形谱宽度，定量表征铝合金中第二相空间分布的均匀性，其中，多重分形谱宽度越小，第二相空间分布越均匀；步骤S3具体为：S31、分别用尺度为δ×δ×δ的盒子覆盖二值化图像，δ＝2n，n＝1、2、3、…，每个方向上的盒子数记为m： 其中，L＝L1,L2,L3，为二值化图像的边长；m＝m1,m2,m3，为单边长的盒子个数；记录盒子i，j，k内第二相像素的个数Nijkδ；盒子i，j，k代表以某个δ尺度的立方盒子覆盖二值化图像时，整个三维图像被m1×m2×m3个盒子覆盖，每个盒子在三维空间的具体坐标用i，j，k表示；S32、用Nijk除以二值图中第二相的总像素数目N，得到每个尺度为δ的盒子中第二相所占比例，为概率测度Pijkδ，如下所示： 其中，αijk为奇异性指数，表征第二相在盒子i，j，k中的分布情况；S33、当盒子的边长为δ时，若在[αijk，αijk+Δαijk]内有Mαijk个概率测度为Pijkδ的盒子，则fαijk作为奇异性指数αijk的分形维数，有如下定义： 当盒子尺寸趋于0时，则有： 其中，αijk是通过式子2两边取对数获得的；Δαijk代表离散公式下的一个极小值；所述步骤S4为：S41、构造配分函数，对各个盒子概率测度的q阶矩求和，得到配分函数Xq,δ，如下所示： 其中q阶矩的取值范围为-∞,+∞，具体范围根据计算误差确定；S42、构造质量指数，根据分形理论，配分函数Xq,δ和δ之间有如下关系： 选择盒子尺度δ的取值范围，拟合lnXq,δ～lnδ曲线，当lnXq,δ～lnδ近似为一条直线时，即质量指数τq近似为常数时，表明此范围内多重分形法可用于分析铸造铝合金中第二相三维特征的分布均匀性；所述步骤S5为：S51、构造概率测度的归一化q阶矩，通过概率测度的归一化q阶矩μijkq,δ，实现对α和fα的计算，α是指整个三维计算空间的奇异性指数，fα是指α的分形维数；如下所示： 其中q阶矩的取值范围为-∞,+∞，具体范围根据计算误差确定；S52、结合式子2，然后利用μijkq,δ直接计算多重分形奇异性指数： 结合式子4，然后利用μijkq,δ直接计算多重分形谱函数： 根据上述式子得到多重分形谱fα～α，并计算出谱宽Δα，谱宽Δα＝αmax-αmin，αmax为最大奇异性指数，αmin为最小奇异性指数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华南理工大学 一种铸造铝合金中第二相空间分布均匀性的表征方法

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