数码照相与计算机技术在台式金相显微镜上的应用

李占坚

（广西机电职业技术学院，广西南宁530007）

金相组织的观察、检验、评级及金相组织照片，能提供产品内在质量的直观表达形式，被广泛地应用于教学、科研及生产等领域。传统获得金相照片的方法，是在光学显微镜上加装普通照相装置，再经过拍摄（负片）、冲印、裁剪等等大量耗时费力的暗室技术工作才能完成，即便是熟练的技术人员，也要花大半天的时间，并且每年需要消耗大量的暗室设备和材料（如底片、相纸、曝光机、上光机等），所得金相照片还无法和文字一起在计算机上编辑，只能粘贴在文中，试验报告不容易保存，有时会出现脱色、丢失等等，查找、管理也很不便，极不适应现代技术和管理的要求。而目前国内外使用的图像分析仪，一方面价格较贵，另一方面分析软件只能检测出一些特殊组织的特定项目，对于稍微复杂的组织的分辨，现在仍然是难题。随着数码照相设备、计算机图像分析软件、高分辨率的喷墨打印机的普及，使得数码照相技术和计算机输出高质量的图像成为可能。利用数码照相技术和计算机技术，对台式金相显微镜的照相系统进行改造，既经济又实用，并且操作简便，可以实现金相照相的计算机化，对推动金相技术的发展有重大的现实意义。

1 系统设备构成及组件的配置原则

1.1 系统设备的构成

实现数码照相与计算机技术在金相显微镜上的应用所需设备：数码照相机、计算机和打印机。

（1）利用普通数码照相机采集金相显微镜中的金相组织图像，并将其输入计算机。

（2）利用计算机图像处理软件，对金相组织图像进行各种处理，使之更清晰。

（3）利用打印机将清晰的金相组织图像打印成金相照片（称为电子金相照片）。

（4）采取“台式金相显微镜+普通数码照相机+计算机+激光（或喷墨）打印机”的系统，系统的安装调试较容易实现，完成电子金相照片的获取、标注、存储、打印输出等，所需的时间仅为数分钟。这样，既取消了大量繁杂的暗室工作，又节约了大量的材料，操作上更加便利和轻松。

1.2 系统设备的配置原则

系统中组件的选择，视经济能力而定。配置的原则以较低的成本，获取清晰的金相照片。

每一组件分辨率的高低，都会影响金相照片的质量。为了考虑经济性，应合理选择输入和输出设备的分辨率。基本原则是每一组件的分辨率应相近。数码照相机的分辨率用像素来表示，像素越多，分辨率越高，图像越清晰。目前，市场上销售的数码照相机的分辨率有300万、400万、500万、800万像素等。从成本性能综合考虑，选用400万像素的数码照相机，即可采集到较佳的金相组织图像。打印机的分辨率应和数码相机的分辨率相对应，否则仍无法得到高清晰度的金相组织照片，选用EPSON/Ex3喷墨打印机打印出来的金相照片，完全可以与采用传统方法冲洗的照片相媲美。

2 试验内容

广西机电职业技术学院目前主要用4XB型台式金相显微镜，进行金相组织显微分析。其具有光学金相分析的常用功能，为了使数码照相与计算机技术在金相显微镜上得到推广应用，笔者选择它与爱普泰克DV6000数码照相机、SONY笔记本电脑、EPSON/Ex3喷墨打印机进行了试验。主要连接方法如图1所示。

图1 金相显微镜、数码照相机、电脑与喷墨打印机连接方法

在拍摄过程中，利用三角架和DV6000数码照相机的微距、延时自拍功能，保证图像清晰和稳定；在图像编辑处理时，利用WORD软件即可进行一般的编辑处理，利用Photoshop等图像处理软件，可以进行更多的图像处理。

2.1 打印照片与冲洗照片的对比

通过数码照相机采集的T12钢退火金相组织图像，经过计算机处理、编辑后，再用EPSON/Ex3喷墨打印机打印出电子金相照片见图2（a），从中可以清晰地看到珠光体和网状二次渗体组织。图2（b）为传统方法冲洗的照片。从中可见图2（a）比图2（b）更清晰。这证明了数码照相技术完全可以应用于台式金相显微镜，取代传统的金相照相技术。

图2 T12钢退火组织金相组织图像（400×）

2.2 图像处理

计算机图像处理软件，相当于一个“电子暗房”，不仅可对一幅显微图像的反差和灰度加以调整，而且可对图像进行放大（或缩小）、位置的旋转、尺寸的裁剪、图像的叠加和文字的注释等。随着图像处理软件的不断开发、更新，图像处理的功能会不断增加。利用计算机放大时，放大倍数不能超过原金相组织倍数的2倍，否则会降低分辨率和图像清晰度。图3（a）为用数码照相机采集的45钢的铁素体和珠光体金相组织图像。图 3（b）、图 3（c）分别为经计算机缩小、放大的图像。

图3 45钢的铁素体和珠光体金相组织图像

2.3 图像的保存

金相图像可保存为多种格式的计算机图像文件，如果采用特定的电子相册软件，还可以将所存储的电子金相照片整理归档，便于保存与查询。因此，与胶片和相纸相比，电子金相照片更易于保存而不失真。

3 系统特点

（1）数人同时观察图像。利用数码照相机的摄像头功能和计算机显视器，可数人观察。普通台式金相显微镜的显微组织观察是一人用单筒目镜或双筒目镜进行，而如今该系统是数人同时观察，使教学和研究讨论更直接明了，针对性更强；

（2）图像处理量化、准确。利用图像分析软件得到的视场参数，比目测的视场参数更加具体、量化，使分析结果更具有科学性和客观性，属于定量分析，而大部分传统金相分析为定性分析；

（3）图像保存信息化和高效率。从拍摄到打印出照片仅需10 min左右，传统方法根本做不到。同时，利用计算机保存保证了图像不失真和传递的迅速，随着国际互联网的广泛应用，达到显微组织的同时共享，共享的范围可以扩大到世界上任何地方，可实现无纸化办公，传统方法却难以实现；

（4）金相处理的经济化。利用该系统进行图像拍摄，减少冲印所用的各种材料，系统的安装调试较容易实现，可大大节省实验经费，减少工作时间，大幅度提高了工作效率。

4 结束语

（1）数码照相和计算机技术应用于台式金相显微镜打印的照片质量，可与传统方法冲洗的照片相媲美，完全可以取代传统的金相照相技术，为教学、科研、生产提供检验依据。

（2）计算机技术为金相技术带来高效率、自动化和智能化，借助图像软件处理提高量化分析水平。

（3）金相组织图像可保存在计算机或磁盘上，可直接插入其他文本文件进行编辑，不再需要在文章中粘贴金相组织照片。

（4）通过计算机联网，可实现异地分析讨论与异地打印金相组织图像，实现无纸化办公。

（5）本系统简化并改进了传统金相检验手段，安装调试容易实现。电子金相照片通过“电子暗房”获取，经济便捷，改善了工作条件，节省了人力物力，提高了工作效率。

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