Дослідження поверхонь металів

За вхідні зображення взято фотографії поверхонь металевих сплавів, зроблені під мікроскопом з 20-кратним збільшенням. Розмір фотографій – 300× 300 пікселів, кожна з них представляє квадрат поверхні зі стороною 187.5мкм. Взято три зразки трьох різних поверхонь, які наведені на рис. 5 – сірий ливарний чавун (а), сталь St37 (б), титан BT6 (в).

(а)

(б)

(в)

Рис. 5. Зображення поверхонь сплавів з 20-кратним збільшенням.

Вхідні зображення (рис. 5) були n-аризовані з порогами інтенсивності T₁=85, T₂=170, тому вихідні зображення мають по три кольори: чорний (0), сірий (128) і білий (255). Концентрації кольорів цих дев'яти зображень наведено на рис. 6.

Рис. 6. Концентрації зображень зі збільшенням 20x (пороги: 85, 170).

Як видно з графіка, у різних металевих сплавів різні види ліній концентрації, але у зразків одного і того ж металевого сплаву види ліній концентрації подібні.

Наприклад, всі зображення сталі (лінії 4-6 на рис. 6) мають дуже високу концентрацію білого кольору, всі зображення титану (лінії 7-9 на рис. 6) мають концентрацію сірого кольору, яка є вищою, ніж концентрації білого і чорного, тощо.

Це означає, що концентрація кольорів є хорошою характеристикою для аналізу металевих поверхонь і може бути застосована для розпізнавання або класифікації металів. Щоб дослідити залежність характеристичної здатності концентрації кольору від порогів, здійснено ряд наступних експериментів.

Вхідні зображення (рис. 5) були n-аризовані знову, але з порогами інтенсивності T₁=64, T₂=128, T₃=192. Концентрації кольорів цих дев'яти зображень наведено на рис. 7а. Після цього вхідні зображення (рис. 5) були бінаризовані з порогом інтенсивності Т=128. Концентрації кольорів цих дев'яти зображень наведено на рис. 7б. Отже, ці пороги також підходять для характеристики зображень.

(а) (б)

Рис. 7. Концентрації зображень зі збільшенням 20x при різних значеннях порогів.

Щоб дослідити залежність концентрації від кратності збільшення, взято фотографії поверхонь тих же металевих сплавів, але зроблені під мікроскопом з 50-кратним збільшенням. Розмір фотографій – 300× 300 пікселів, кожна з них представляє квадрат поверхні зі стороною 75мкм. Взято три зразки трьох різних поверхонь, які наведені на рис. 8 – сірий ливарний чавун (а), сталь St37 (б), титан BT6 (в).

(а)

(б)

(в)

Рис. 8. Зображення поверхонь сплавів з 50-кратним збільшенням.

Для цих вхідних зображень поверхонь зі збільшенням 50x (рис. 8) були зроблені ті ж експерименти, що і для зображень поверхонь зі збільшенням 20x (рис. 5). N-аризація з порогами інтенсивності T₁=85, T₂=170 (а), n-аризація з порогами інтенсивності T₁=64, T₂=128, T₃=192 (б) і бінаризація з порогом інтенсивності T=128 (в) наведені на рис. 9.

(а) (б)

(в)

Рис. 9. Концентрації зображень зі збільшенням 50x при різних значеннях порогів.

Як і в експериментах з попередніми зображеннями, для цих вхідних зображень у різних металевих сплавів також різні види ліній концентрації, а у зразків одного і того ж металевого сплаву види ліній концентрації подібні.

Як видно з графіків, концентрації кольорів на зображеннях з вищим збільшенням є нижчими. Наприклад, значення концентрацій n-аризованих зображень з порогами інтенсивності T₁=85, T₂=170 лежать в інтервалі 0..14 для вхідних зображень зі збільшенням 20x (рис. 8) і в інтервалі 0..6 для вхідних зображень зі збільшенням 50x (рис. 9а). Але види відповідних ліній концентрації подібні.