图像分割评估方法在显微图像分析中的应用

图像分割是计算机视觉领域中的重要分支,旨在将图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域。随着计算机硬件计算能力的提高和计算方法的进步,大量基于不同理论的图像分割算法获得了长足的发展。因而选择合适的评估方法对分割结果的准确性和适用性进行综合评估,从而选择最优分割算法,成为图像分割研究中的必要环节。在综述14种图像分割评估指标的基础上,将其分成基于像素的评估方法、基于类内重合度的评估方法、基于边界的评估方法、基于聚类的评估方法和基于实例的评估方法五大类。在材料显微图像分析的应用背景下,通过实验讨论了不同分割方法和不同典型噪声在不同评估方法中的表现。最终,讨论了各种评估方法的优势和适用性。      

氢致PZT-5H铁电陶瓷导电性变化

通过实验和第一性原理计算的方法研究了氢致PZT-5H铁电陶瓷导电性变化的规律和机理.随着充H含量的增加,PZT-5H陶瓷的电阻率逐渐降低,当陶瓷中总H的质量分数为11.2×10-6时电阻率降至1.51×109Ω.cm,介于半导体和绝缘体之间.随着H含量进一步升高,霍尔效应表明PZT-5H陶瓷变成n型半导体.第一性原理计算表明,当进入Pb(Zr0.5-Ti0.5)O3晶格的H质量分数等于临界值(96×10-6)时,[Pb(Zr0.5Ti0.5)O3]32H系统变成了半导体;随着H含量的升高,态密度图向低能方向平移,[Pb(Zr0.5Ti0.5)O3]nH系统变成了导体.     

电场、残余应力和介质对PZT-5H铁电陶瓷压痕裂纹扩展的耦合作用

通过在硅油中加恒电场实验,研究了PZT-5H铁电陶瓷Vickers压痕裂纹的扩展行为,探讨了电场、残余应力以及介质间的耦合作用.结果表明,残余应力不足以使压痕裂纹在硅油中发生滞后扩展,只有外加恒电场E>0.2 kV/cm,电场、残余应力和介质的耦合才能使压痕裂纹在经过一个孕育期tp后发生滞后扩展.由于有效应力强度因子随裂纹扩展而下降,故压痕裂纹扩展10-30 μm后就将止裂.压痕裂纹在硅油中滞后扩展的门槛电场强度EDp=0.2 kV/cm.如外加电场大于临界电场Ep=5.25 kV/cm,电场和残余应力的耦合可使压痕裂纹瞬时扩展;保持恒电场,裂纹能继续扩展,然后止裂.如外加电场大于12.6 kV/cm,不需要残余应力协助,电致裂纹也能在光滑试样上形核、长大、连接,导致试样断裂.试样发生电致滞后断裂的门槛电场EDF=12.6 kV/cm,发生瞬时断裂的临界电场EF=19.1 kV/cm.     

连续柱状晶组织Cu-12%Al合金在3.5%NaCl和10%HCl溶液中的腐蚀行为

采用静态浸泡腐蚀实验、电化学分析方法等研究连续定向凝固方法制备的具有连续柱状晶组织的Cu-12%Al(质量分数,下同)合金在3.5%NaCl(质量分数)溶液和10%HCl(体积分数)溶液中的耐腐蚀性能及腐蚀机理。结果表明:Cu-12%Al合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能可达到耐蚀级。虽然在40℃以下的10%HCl溶液中该合金的耐腐蚀性能可达到耐蚀级,但在40℃以上的10%HCl溶液中的耐腐蚀性能欠佳。连续柱状晶组织Cu-12%Al合金的耐腐蚀性能优于Al含量为5%~11%的传统铝青铜和QBe2合金的耐腐蚀性能,但劣于QBe2.15合金的耐腐蚀性能。在3.5%NaCl溶液和10%HCl中连续柱状晶组织Cu-12%Al合金的自腐蚀电位分别为-271 mV(vs SCE)和-333 mV(vs SCE)。腐蚀发生后试样表面的Al元素含量明显下降,腐蚀机制为脱铝腐蚀。     

PZT铁电陶瓷的氢致半导体化

研究了锆钛酸铅铁电陶瓷（PZT-5H）的氢致半导体化现象.结果表明,随试样中氢浓度的升高,漏电电流和载流子浓度升高,电阻率下降,颜色由黄变黑.即氢能使PZT-5H铁电陶瓷从绝缘体变成n型半导体.高于Curie点充氢时,能抑制PZT-5H从立方的顺电相向四方的铁电相的转变,室温下铁电性消失.但室温电解充氢并不抑制相变.高温除氢后试样的性能及颜色均恢复.     

面向显微影像的多聚焦多图融合中失焦扩散效应消除方法

多聚焦图像融合是计算机视觉领域中的一个重要分支，旨在使用图像处理技术将同一场景下的聚焦不同目标的多张图像中各自的清晰区域进行融合，最终获得全清晰图像。随着以深度学习为代表的机器学习理论的突破，卷积神经网络被广泛应用于多聚焦图像融合领域，但大多数方法仅关注网络结构的改进，而使用简单的两两串行融合方式，降低了多图融合的效率，并且在融合过程中存在的失焦扩散效应也严重影响了融合结果的质量。针对上述问题，在显微成像分析的应用场景下，提出了一种最大特征图空间频率融合策略，通过在基于无监督学习的卷积神经网络中增加后处理模块，规避了两两串行融合中冗余的特征提取过程，实验证明该策略显著提高了多张图像的多聚焦图像融合效率。并且提出了一种矫正策略，在保证融合效率的情况下可有效缓解失焦扩散效应对融合图像质量的影响。      

水平连铸直接复合成形铜包铝复合材料的组织与性能

研究了水平连铸直接复合成形铜包铝棒材的制备工艺和组织性能及退火处理对界面层塑性的影响。结果表明,采用水平连铸直接复合成形法在芯管长度L=210mm、铜铸造温度tCu=1230℃、铝铸造温度tAl=770～850℃、一次冷却水流量Q1=600L/h、二次冷却水流量Q2=600～800L/h、平均拉坯速度v=60～87mm/min的可行工艺窗口下能够制备出直径为30mm、铜包覆层厚度为3mm、质量良好的铜包铝复合棒材。在退火温度为530℃、保温时间为50min的工艺条件下,退火处理后可明显改善界面层的塑性。铜包铝复合棒材的抗拉强度和伸长率分别为80～94MPa和18%～31%。     

Cu-12%Al线材连续定向凝固最大稳态拉坯速度

将结晶器移出感应加热器,使连续定向凝固时固液界面控制在结晶器出口;结合传热边界条件,求解连续定向凝固熔体区、液/固界面、空冷区和水冷区的一维稳态温度场方程,得出线坯最大稳态拉坯速度随熔体温度、结晶器长度、冷却距离和冷却水流量的变化规律;并基于直径为6 mm的Cu-12%Al(质量分数)线材制备的工艺条件,对理论解进行实验验证和讨论.结果表明:Cu-12%Al线材的最大稳态拉坯速度随熔体温度升高而降低,且降低速率逐渐减小,其中在1 150～1 300 ℃范围内降低37.3%;最大稳态拉坯速度随结晶器长度增加而增加,且增加速率逐渐减小,其中在20～40 mm范围内增加28.5%;最大稳态拉坯速度随冷却距离增加而降低,且降低速率逐渐减小,其中在4～12 mm范围内降低68.8%;冷却水流量在100～400 L/h范围内最大稳态拉坯速度变化不明显.当固液界面前沿温度梯度小于2.02 ℃/mm时,实际拉坯速度无法达到理论最大稳态拉坯速度;当固液界面前沿温度梯度大于4.17 ℃/mm时,最大稳态拉坯速度实验值和理论值吻合较好.     

电场对不同极化状态PZT-5H铁电陶瓷断裂韧性的影响

用缺口拉伸试样研究了未极化、沿长度和厚度极化的PZT-5H铁电陶瓷表观断裂韧性随各种外加电场的变化.结果表明:在各种情况下,表观断裂韧性都随外电场的增加而线性降低.力、电耦合下的断裂判据为KI(σ) KI(E)=KIc,其中:KIc为断裂韧性,KI(σ)和KI(E)分别为应力σ和电场E引起的应力强度因子.KI(E)=ψYE√a/[(1-ν2)Ec],其中:y是Youg's模量,ν是Poisson比,Ec是矫顽场,α是裂纹长度;当电场垂直或平行于裂纹面时,ψ分别为2.3×10-4或1.3×10 4,而和电场正、负号以及极化状态无关.     

电场对铁电陶瓷压痕裂纹的作用

研究了极化锆钛酸铅（PZT-5）铁电陶瓷压痕裂纹在硅油中电场作用下的扩展过程。结果表明,当外加电场强度大于裂纹瞬时扩展临界电场强度（Eip=5.25kv/cm）,压痕裂纹能够发生瞬时扩展,继续保持恒电场,裂纹会继续扩展。当外加电场强度小于裂纹瞬时扩展临界电场强度,裂纹不发生瞬时扩展,但保持恒定电场,裂纹会发生滞后扩展。同时,裂纹扩展量显示各向异性,与垂直于电场方向裂纹相比,平行于电场方向的裂纹扩展量很小。