晶粒度测量 · 铝合金低倍组织

铝合金低倍组织晶粒度自动测量

拍一张低倍组织照片,自动算出晶粒平均宽度、晶粒数与尺寸分布, 并判断这张图是否清晰到足以自动判级。全部计算在本地完成,图片不上传。

第 1 步 · 选择图像

尚未选择图像

第 2 步 · 测量参数

使用说明

三步上手

1
点「拍照 / 从相册选择」,选一张低倍组织照片。
2
填「视场边长」——指整幅图像宽度对应实物多少毫米。 导师给的图是 20 mm。填错则所有尺寸都不对。
3
点「开始测量」。先看最上方的清晰度评估,再看数值。

参数怎么设

视场边长
必填。整幅图像宽度对应的实物尺寸(mm)
处理精度
默认「标准 1272 px」够用;追求更准选「精确/原图」,手机稍慢
对比度增强
图像偏暗或模糊时试「自适应均衡 CLAHE」,再对比增强前后的结果差异
扫描方向
默认横纵都扫。材料有明显方向性时可只选一个方向做对比
扫描行/列数
默认 40。图像大调大更稳,但变慢
最短白段
默认 2 像素。噪点多调大,细晶粒多调小
最小晶粒面积
默认 40 像素。噪点多调大
裁边比例
默认 6%,去掉照片里试样外的台面

结果怎么看

★ 主指标(判断晶粒粗细用这两个)

  • 平均截距:平均晶粒宽度(μm),最核心的尺寸指标
  • 白色区域面积占比:对图像质量最不敏感,可用来交叉验证

参考项(可能跳变,别单独据此下结论)

  • 中位截距:截距按整数像素统计,存在量化台阶,一个小扰动就可能整档跳变
  • 中位等效直径:同上
  • 晶粒度级别 G:按 GB/T 6394 换算,仅作参考;低倍组织宜按 GB/T 3246.2 与标准图谱对照评定

清晰度评估的三个等级

适合:清晰度良好,结果可信。
需谨慎:对比度偏弱,建议开对比度增强后重测并对比。
不建议:模糊严重,结果仅供参考,建议重新腐蚀制样或重新拍摄。

阈值由导师提供的同一试样清晰/模糊配对图像标定:清晰图 → 适合,模糊图 → 不建议。

常见问题

Q:手机上算得慢?选「快速 (900 px)」精度。关闭「压缩稳定性自检」也能省约 1 秒。

Q:结果和人工测的不一样?先查三件事:①视场边长填对没有 ②是不是同一张图同一区域 ③清晰度评估是不是「不建议」。本软件不能替代标准检验。

Q:微信传图会影响结果吗?会,而且影响不小。实测同一张图经一次压缩, 平均截距可漂移约 6%、中位截距可跳 33%。传图请勾选「原图」,或直接用数据线。 开启「压缩稳定性自检」可以定量看出这张图受压缩影响多大。

Q:数据会上传吗?不会。全部计算在浏览器本地完成,可断网使用。

方法说明

算法流程

① 标尺换算
整幅图像宽度 ↔ 实物毫米 → μm/像素
② 对比度增强
线性拉伸 / 直方图均衡 / CLAHE(分块 + 限幅 + 双线性插值)
③ 二值化
大津法(Otsu)自动阈值
④ 一维行/列扫描
多行 + 多方向统计灰度「波峰/波谷」段宽度 → 平均截距 (导师提供的单行扫描思路的整图扩展)
⑤ 二维晶粒统计
按行游程 + 并查集连通域标记 → 晶粒数、晶粒面积、等效直径分布
⑥ 清晰度评估
灰度标准差 + Tenengrad 梯度能量 → 适合 / 需谨慎 / 不建议
⑦ 不确定度
多档 JPEG 重压后重测 → 结果离散度

用到的公式

晶粒度级别(GB/T 6394 截点法):
G = 6.643856 · lg(P_L) − 3.288,其中 P_L = 1 / 平均截距(mm), 即单位长度的截点数。

清晰度判据阈值(由导师提供的清晰/模糊配对图标定):

灰度标准差
清晰 53.8 / 52.5 模糊 34.0 / 32.9 → 适合 ≥50,不建议 <35
Tenengrad
清晰 833 / 1415 模糊 374 / 568 → 适合 ≥750,不建议 <500

Laplacian 方差随工作分辨率变化过大(1563 → 7934),所以只展示、不参与判据。

怎么验证它是准的

  1. 连通域算法交叉验证:用「栈式洪水填充」(最笨但最不可能出错)独立实现一遍, 与软件里的快速版逐区域比对,结果完全一致(679 个区域 / 16756 像素)。
  2. 手机版与电脑版跨语言比对:同一份数据同时喂给 JavaScript 版与 Python 版, 比对 16 项指标,32 项断言全部一致。
  3. 构建产物静态验收:内联脚本语法检查、界面元素 id 引用检查、 离线依赖检查、PWA 文件完整性检查。

这一过程抓出并修复了 4 个真实缺陷(Tenengrad 差 4 倍、分母用错、引用了不存在的元素、 单文件版残留外部图标引用)。

已实测的一个问题:图像压缩会改变测量结果

同一张图、同一试样(真实晶粒完全没变),仅经过一次 JPEG 重压:

  • 平均截距漂移约 6%,中位截距跳变约 33%(量化台阶所致)
  • 晶粒个数变化约 6%,Tenengrad 变化约 7%

这说明图像质量会系统性改变测量结果,而不是引入随机噪声 —— 这正是本课题要解决的问题,也是「图像可信度评估」与「不确定度量化」的由来。

免责说明

本软件为本科生科研训练计划(SRTP)项目的阶段性成果,不能替代标准检验。 正式的晶粒度评定应按 GB/T 3246.2 由具备资质的检验人员完成, 本软件结果需与人工评定相互校核。

安装到手机(离线可用)

1
用手机浏览器打开本页面(网址或局域网地址)。
2
安卓 Chrome/Edge:右上角「⋮」→「添加到主屏幕」或「安装应用」。
iPhone Safari:底部「分享」→「添加到主屏幕」。
3
主屏出现「晶粒度测量」图标,点开即全屏应用,以后断网也能用。

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