基于图像分析的聚合物混合物分散相特征参数提取与研究

摘要

随着材料科学的发展，聚合物混合物材料在人类的生产生活中应用越来越广泛。材料的成分、结构及性能之间有着直接的联系。因此，提取并研究聚合物混合物材料分散相的特征参数对于分析其性能有着重要的意义。长期以来，聚合物混合物分散相的特征参数都是采用人工测量的方法。本文基于不同的聚合物混合物材料分散相的微观结构图像，在 MATLAB 环境下编程提取其特征参数，研究其微观结构形态和尺寸分布规律。 1．论述数字图像处理的方法、特点，分析了聚合物混合物材料分散相微观结构数字图像处理的总体要求。 2．利用平滑、锐化、卷积滤波、边缘提取、图像分割、细化等数字图像处理技术，结合MATLAB图像处理工具箱，编程对聚丙烯/蒙脱土、聚酰胺/碳黑和聚碳酸酯/碳黑材料微观结构的TEM灰度图像进行图像分析，得到了需要的二值图像。 3．基于图像分析得到的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料蒙脱土片层微观结构二值图像设计蒙脱土颗粒数目、周长、面积、Feret直径的提取方案，编程提取了以上参数，可知蒙脱土颗粒在聚丙烯基体中形状近似于椭圆，尺寸服从正态分布。 4．基于图像分析得到的聚酰胺/碳黑、聚碳酸酯/碳黑材料碳黑聚集态颗粒微观结构二值图像设计碳黑聚集态颗粒当量直径、平均直径、加权平均直径、碳黑颗粒平均直径等参数的提取方案，编程提取了以上参数，得知碳黑聚集态颗粒在聚酰胺和聚碳酸酯基体中形状近似于椭圆，尺寸分别服从双峰分布和正态分布。 5．在MATLAB环境下构建了不同聚合物混合物分散相特征参数的提取系统，实现了参数的自动化提取。 通过提取并研究聚合物混合物分散相的特征参数，可以查明分散相的微观结构形态和尺寸分布规律，进而可对材料的性能进行预测，实现对所需材料性能的在线干预。

目录

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本课题提出的依据

1.2本课题的研究意义

1.3国内外研究现状

1.4本课题研究的内容

1.5本章小结

第二章图像及数字图像处理

2.1图像处理

2.2数字图像处理

2.2.1数字图像的数学模型

2.2.2数字图像的文件格式

2.2.3数字图像处理的基本方法

2.2.4数字图像处理的基本过程

2.3 MATLAB数字图像处理技术

2.4本章小结

第三章聚合物混合物的微观结构图像分析

3.1聚合物混合物微观结构图像的获取

3.1.1聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料微观结构图像的获取

3.1.2聚酰胺/碳黑和聚碳酸酯/碳黑材料微观结构图像的获取

3.2聚合物混合物微观结构图像分析

3.2.1聚丙烯/蒙脱土微观结构图像分析

3.2.2聚酰胺/碳黑和聚碳酸酯/碳黑材料微观结构图像分析

3.3本章小结

第四章分散相特征参数的提取与分析

4.1像素连通性

4.2种子填充

4.3聚合物混合物分散相特征参数的提取

4.3.1独立态颗粒特征参数的提取

4.3.2聚集态颗粒特征参数的提取

4.4聚合物混合物分散相特征参数提取结果分析

4.5本章小结

第五章分散相特征参数提取系统

5.1 MATLAB开发环境

5.2聚合物混合物分散相特征参数提取系统

5.3本章小结

第六章总结与展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢