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龍圖騰網獲悉華電電力科學研究院有限公司申請的專利一種基于金相圖片的晶粒自動識別及精確量化表征方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN116188560B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-08發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211625549.0，技術領域涉及：G06T7/62；該發明授權一種基于金相圖片的晶粒自動識別及精確量化表征方法是由李海洋;酈曉慧;王魯;楊林;郭延軍;劉明;張屠園媛設計研發完成，并于2022-12-16向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于金相圖片的晶粒自動識別及精確量化表征方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種基于金相圖片的晶粒自動識別及精確量化表征方法，屬于材料顯微分析技術領域。本發明使用閉運算、底帽變換、閾值等圖像處理方法對圖像進行降噪、提取，利用基于標記的分水嶺分割算法對圖像的晶粒進行分割，相較于現有晶粒統計手段，該方法具有高效、準確、客觀的特點，并通過八鄰域連通性檢查方法對每個單獨的晶粒進行標記，最后對每個晶粒進行量化分析，可知晶粒的最大面積、平均面積、面積分布及晶粒度。通過上述的晶粒量化數據可為金屬材料的力學性能分析提供參考，且可對長期超溫金屬部件的晶粒生長情況進行追蹤量化分析。

本發明授權一種基于金相圖片的晶粒自動識別及精確量化表征方法在權利要求書中公布了：1.一種基于金相圖片的晶粒自動識別及精確量化表征方法，其特征是，包括以下步驟： S1、灰度轉化：將導入的金相圖片記為I，通過灰度變換將金相圖片轉化成像素值為0～255的灰度圖像記為I1； S2、底帽變換：對經灰度轉換的金相圖片I1進行形態學底帽變換，經形態學底帽變換的圖像記為I2； S3、晶界閾值提取：根據經底帽變換圖像I2中的灰度分布，手動選取合適的閾值對圖像I2中的晶界進行提取；即晶界的閾值為255，晶粒的閾值為0，將此二值圖像記為I3； S4、圖像閉運算：由于圖像I3中存在不少噪點，為更好地對圖像I3中的晶粒進行分割，對二值圖像I3的每個晶粒進行圖像閉運算處理，以盡可能地消除晶粒內部的噪點，將經閉運算后的圖像記為I4； S5、基于標記的分水嶺分割：先對經閉運算后的圖像I4進行距離變換，將經距離變換得到的圖像記為I5；再對圖像I5進行二值化處理得到圖像I6，利用8鄰域連通性檢查方法對圖像I6中的連通區域進行分類標記，得到圖像mark1；將經閉運算后的圖像I4與二值化后的圖像I6進行相減，得到晶粒的前景區域I7，將圖像mark1對應于圖像I7中像素值為255的位置的像素值賦值為0，將圖像mark1對應于圖像I4中像素值為0的位置的像素值賦值為-1，然后對晶粒圖像I結合標記圖像mark1進行分水嶺分割，獲取圖像mark2； 步驟S5包括以下子步驟： S51、將圖像I4中像素值為255的區域以坐標的形式存入子集z1，將圖像I4中像素值為0的區域以坐標的形式存入子集z2； S52、通過歐式距離公式求子集z1中每個坐標至子集z2坐標中的最小距離，形成包含坐標與距離的集合，記為z3，并將集合z3中最小的距離值記為z_min，z3中最大的距離值記為z_max； S53、創建大小與圖像I4相同且像素值為0的圖像I5，將圖像I5對應于集合z3的坐標位置，其像素值根據公式Gx,y＝255×|z3x,y-z_min||z_max-z_min|進行賦值； S54、遍歷圖像I5找出像素最大值G_max，遍歷圖像I5中的像素點對其灰度值大于0.05*G_max的像素賦值為255、小于0.05*G_max的像素賦值為0，將變換后的圖像記為I6； S55、創建大小與I6相同的圖像mark1，且像素值為0，利用8連通鄰域檢查方法對圖像I6像素值為255的區域進行連通性檢查，并將mark1對應于I6圖像中不相連的區域標記為1、2、3……； S56、將圖像mark1的四周邊框賦值為-1； S57、遍歷mark1圖像中像素為0的區域，如果圖像中像素值為0區域的上下左右鄰域有一個像素值不為0，則對應原圖I計算該點像素位置的灰度梯度，灰度梯度的計算公式為：minmaxabsR-RL，absG-GL，absB-BL；maxabsR-RR，absG-GR，absB-BR；maxabsR-RT，absG-GT，absB-BT；maxabsR-RB，absG-GB，absB-BB；式中R、G、B為目標像素點的RGB值，RL、GL、BL為目標像素點左邊領域像素點的RGB值，RR、GR、BR為目標像素點右邊鄰域像素點的RGB值，RT、GT、BT為目標像素點上邊鄰域的像素點的RGB值，RB、GB、BB為目標像素點下邊鄰域的像素點的RGB值，并將進行灰度梯度計算的像素點以坐標位置的形式放入集合q的隊列中； S58、對集合q按照梯度值的大小從左向右進行掃描，當掃描到集合q中的坐標位置對應于mark1圖中像素點的四鄰域坐標存在一個標記像素時，將mark1圖中該位置的像素賦值為與四鄰域坐標的標記像素值，并在集合q的隊列中將其坐標位置刪除，尋找在圖mark1中該標記像素點位置的四鄰域像素是否存在值為0的區域，若存在則按照步驟S57中灰度梯度法計算其梯度，并將其以坐標位置的形式放入集合q的隊列中，并退出本次掃描；當掃描到集合q中的坐標位置對應于mark1圖中像素點的四鄰域像素存在兩個及以上不同的標記像素時，將mark1圖中該位置的像素賦值為-1，并在集合q的隊列中將其坐標位置刪除，搜索在mark1圖中該像素點位置的四鄰域像素是否存在值為0的區域，若存在則按照步驟S57中灰度梯度法計算其梯度，并將其以坐標位置的形式放入集合q的隊列中，并退出本次掃描； S59、重復上述步驟S58直到mark1圖中像素值為0的區域消失，并將此分割結束的圖像mark1記為mark2； S6、晶粒分割效果檢查及改善：對分水嶺分割后的晶粒圖像mark2進行檢查，若晶粒的分割效果良好則進行下一步晶粒量化操作，若晶粒分割效果欠佳，則返回到步驟S3，對其晶界重新進行閾值提取，再進行步驟S4、S5； S7、晶粒量化分析：利用圖像遍歷的方法對圖像mark2中的每個晶粒面積進行統計，并計算晶粒的平均面積、最大面積，繪制晶粒面積的分布曲線，再根據晶粒度的定義計算其晶粒度； 步驟S7包括以下子步驟： S71、對圖像mark2中像素進行遍歷，將不同標記的像素個數進行統計，即不同晶粒的面積，并對晶粒的面積進行量化分析； S72、晶粒度計算公式為G＝3.321928lgNA-2.954，式中NA為每平方毫米的晶粒個數，G為晶粒度，可知此張金相圖片的晶粒個數，且根據金相圖片的標尺，可知該金相圖片中每平方毫米的晶粒個數NA，再通過上述晶粒度計算公式可知該金相圖片的晶粒度G。

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