Анотація до роботи:

. Корній В.В. Розробка методів кількісного аналізу металографічних зображень в інформаційно-вимірювальних системах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня за спеціальністю 05.11.16 – інформаційно-вимірювальні системи. – Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, 2005.

Дисертація присвячена проблемі обробки та розпізнавання металографічних зображень в автоматизованих експертних ІВС. Розроблено моделі зображень та нові алгоритми виділення структурних елементів (зерен феритів, перлітів, тріщин, борозен утоми, зламів), які ґрунтуються на теоретико-множинному підході.

Встановлено, що для прогнозування довговічності, а також зміни фізико-механічних властивостей матеріалів необхідно для визначення фрактальної розмірності зерен зображень використовувати поняття фрактала.

Запропоновано новий метод визначення переважальних орієнтацій стрічок з карбідів у металографічних зображеннях, який базується на аналізі максимальних значень кругового спектра, його дисперсії та похідної.

На основі розроблених методів попередньої обробки, формування систем інформативних ознак запропоновано елементи і структуру автоматизованої експертної ІВС для аналізу та інтерпретації в реальному часі металографічних зображень.

Ключові слова: металографічне зображення, шліф, попередня обробка, аналіз, синтез, фрактал, фрактальна розмірність, круговий спектр, статистичний аналіз, розпізнавання, інформаційно-вимірювальна система.

У роботі розв’язано наукову задачу, пов’язану з розробкою нових методів кількісного оцінювання та інтерпретації металографічних зображень для створення ІВС. Зокрема, отримано такі результати:

1. Проаналізовано застосування аналітичних методів кількісної металографії для оцінки поверхні шліфів. Показано, що структуру зображень поверхні можна розділити на однофазно-поліедричну, багатофазно-поліедричну, сітчасту, матричну та орієнтовану. Наведено основні методи досліджень для кількісного аналізу зображень основних геометричних типів структури.

2. На основі теоретико-множинного підходу розроблено моделі зображень та нові алгоритми виділення структурних елементів металографічних зображень (зерен феритів, перлітів, тріщин, борозен утоми зламів і т.п.), що дозволяють у задачах кількісної металографії однозначно виділяти зв’язні контури.

3. Показано, що для покращання кількісного аналізу металографічних зображень необхідно використовувати поняття фрактала. Розглянуто існуючі (кліткова розмірність) та розроблено нові алгоритми (кругова і колова розмірності) визначення фрактальної розмірності структурних елементів металографічних зображень, які дають можливість, на відміну від відомих, вперше встановлювати залежність зміни фізико-механічних властивостей конструкційних матеріалів від їх фрактальної структури.

4. Для виділення елементів структури металографічних зображень розроблено метод, який ґрунтується на запропонованій моделі зв’язності, що дозволяє ефективно досліджувати зображення структури сталей, наприклад, сталі 15ХА2МФЛ. Запропоновано використовувати такі ознаки структурних елементів зображення: площу, периметр, центр ваги, діаметр, кут нахилу, що дає можливість адекватно (з мінімальною похибкою не більше 5%) описувати структуру і геометричні властивості зерен карбідів.

5. Запропоновано новий метод визначення орієнтації стрічок з карбідів, який на відміну від відомих, дозволяє ефективніше на основі аналізу максимальних значень кругового спектру, його дисперсії та похідної визначати переважальні орієнтації стрічок та оцінювати достовірність отриманих результатів, порівняно з перетворенням Радона та операторними методами.

6. На основі розроблених методів попередньої обробки (виділення зв’язних елементів, формування інваріантних систем ознак) вперше запропоновано елементи і структуру побудови автоматизованої інформаційно-вимірювальної експертної системи, яка дає можливість за 1,0 с. кількісно аналізувати та інтерпретувати металографічні зображення.

7. Розроблено та впроваджено інформаційно-аналітичну систему відбору та обробки відеоданих “МАТЕРІАЛИ”, яка дозволяє проводити в реальному масштабі часу аналізувати та інтерпретувати просторову структуру матеріалів у кількісній металографії.

Публікації автора:

1. Корній В.В., Кисіль Б.В. Застосування поняття фрактальної розмірності для аналізу зображень у неруйнівному контролі //Фізичні методи та засоби контролю середовища, матеріалів та виробів: Акустичні та електромагнітні методи неруйнівного контролю матеріалів та виробів. – Львів: ФМІ НАН України, 2005. – С. 193–199.

2. Комп’ютерна оцінка фазового складу матеріалу за кольоровим зображенням шліфів /Б.П. Русин, В.Г. Іванюк, Г. Лау, В.М. Довгуник, В.В. Корній //Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2004. – №5. – С. 77–80.

3. Корній В.В., Кисіль Б.В., Русин Б.П. Автоматизована система аналізу кругового спектра металографічних зображень // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2004. – №2. – С. 113–115.

4. Кисіль Б.В., Корній В.В. Алгоритми визначення похідних ознак елементів просторової структури зображення та їх статистичний аналіз // Відбір і обробка інформації. – 2003. – Вип.18(94). – С. 100–105.

5. Кожан В.П., Корній В.В., Русин Б.П. Реконструкція форми поверхні матеріалів за їх зображеннями // Вісник НУ "Львівська політехніка" Автоматика. Вимірювання та керування. – 2005. – №.530 – С.116–121.

6. Корній В.В., Кисіль Б.В. Інформаційна експертно-аналітична система аналізу фрактографічних зображень //Відбір і обробка інформації. – 2005. – Вип. 22(98). – С.70-75.

7. Корній В.В. Метод кругового спектра в задачах аналізу металографічних зображень // Матеріали ХVIII відкритої наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів. – Львів: ФМІ НАН України, 2003. – С.231–233.

8. Korniy V. Peculiarities of simulation for the synthesis of aggregation images // Proceedings of the 8th International Conference "The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics" CADSM’2005. – Lviv-Polyna. – 2005. – P. 71–72.

9. Корній В.В., Кисіль Б.В., Русин Б.П. Застосування інформаційних технологій при створенні експертних систем обробки і розпізнавання зображень // International Conference on Optoelectronic Information Technologies “Photonics-ODS 2005”. – Vinnytsia. – 2005. – P.74–76.

АНОТАЦІЯ. Корній В.В. Розробка методів кількісного аналізу металографічних зображень в інформаційно-вимірювальних системах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня за спеціальністю 05.11.16 – інформаційно-вимірювальні системи. – Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, 2005.

Дисертація присвячена проблемі обробки та розпізнавання металографічних зображень в автоматизованих експертних ІВС. Розроблено моделі зображень та нові алгоритми виділення структурних елементів (зерен феритів, перлітів, тріщин, борозен утоми, зламів), які ґрунтуються на теоретико-множинному підході.

Встановлено, що для прогнозування довговічності, а також зміни фізико-механічних властивостей матеріалів необхідно для визначення фрактальної розмірності зерен зображень використовувати поняття фрактала.

Запропоновано новий метод визначення переважальних орієнтацій стрічок з карбідів у металографічних зображеннях, який базується на аналізі максимальних значень кругового спектра, його дисперсії та похідної.

На основі розроблених методів попередньої обробки, формування систем інформативних ознак запропоновано елементи і структуру автоматизованої експертної ІВС для аналізу та інтерпретації в реальному часі металографічних зображень.

Ключові слова: металографічне зображення, шліф, попередня обробка, аналіз, синтез, фрактал, фрактальна розмірність, круговий спектр, статистичний аналіз, розпізнавання, інформаційно-вимірювальна система.

АННОТАЦИЯ. Корний В.В. Разработка методов количественного анализа металлографических изображений в информационно-измерительных системах. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.16 – информационно-измерительные системы. – Физико-механический институт им.
Г.В. Карпенко НАН Украины, Львов, 2005.

Диссертация посвящена проблеме обработки и количественного анализа металлографических изображений в автоматизированных экспертных информационно-измерительных системах. В работе оценены применение аналитических методов количественной металлографии для анализа поверхности шлифов, а также основные методы исследования при количественном анализе основных типов структуры изображений.

Показано, что структура металлов проявляется в многообразных формах. Для количественного металлографического исследования целесообразно свести это многообразие к малому количеству основных геометрических типов, так как для каждого типа независимо от специфических признаков структуры и типа структурных составляющих можно определить характерные параметры структуры и для их анализа использовать одни и те же принципы измерения и обработки данных. Рассмотрено основные методы исследований, которые сводятся к операторной оценке изображений зерен по площадям, определению среднего размера и другие. Показано, что эти методы не позволяют в реальном масштабе времени производить интерпретацию металлографических изображений в информационно-измерительных системах.

На основании теоретико-множественного подхода разработаны модели изображений и новые алгоритмы выделения структурных элементов металлографических изображений, что позволило в задачах количественной металлографии осуществить однозначное выделение связных контуров.

Показано, что для улучшения количественного анализа металлографических изображений необходимо использовать понятие фрактала. Рассмотрены существующие (клеточная размерность) та разработаны новые алгоритмы (круговая и окружностная размерности) определения фрактальной размерности структурных элементов металлографических изображений, которые дают возможность, в отличии от известных, впервые устанавливать зависимость изменения физико-механических свойств конструкционных материалов от их фрактальной структуры.

Для выделения элементов структуры металлографических изображений разработан метод, который базируется на предложенной модели связности и позволяет эффективно исследовать изображения структуры сталей. Предложено использовать следующие признаки структурных элементов изображений: площадь, периметр, диаметр, центр веса, угол наклона, что позволяет адекватно с минимальной погрешностью не более 5 % описывать структуру и геометрические свойства зерен карбидов.

Для определения ориентации цепочек карбидов предложен новый метод, который на основании анализа максимальных значений кругового спектра, его дисперсии и производной позволяет определять преобладающие ориентации цепочек и оценивать достоверность полученных результатов у сравнении с преобразованием Радона и операторными методами.

На основании разработанных методов предварительной обработки (выделение связных элементов, формирования систем информативных признаков) впервые предложены элементы и структура автоматизированной экспертной информационно-измерительной системы, которая позволяет за время не более 1,0 с. производить количественный анализ и интерпретацию в реальном времени металлографических изображений.

Разработана и внедрена информационно-аналитическая система отбора и обработки видеоданных «Материалы», которая дает возможность оценивать пространственную структуру материалов в количественной металлографии.