基于数字图像处理的定量金相学是将计算机图像处理与材料学相结合的一门学科。通过图像处理的方法计算金相微观结构的参数,能够定量确定金属材料的机械性能,对于金属材料的质量检测和安全生产都有重要意义。本文重点对金相图像分析中图像滤波、边缘检测、边缘恢复与重建等相关算法进行研究。(1)金相图像纹理丰富,噪声幅值大,传统图像滤波方法难以达到理想的去噪效果。针对这种情况,在金相图像去噪中引入了小波滤波方法并改进了小波滤波的阈值函数和自适应阈值的求取方法。阈值函数改善了传统小波滤波结果可能在阈值附近出现震荡或和源图像有固定偏差的不足;自适应阈值保障小波滤波在复杂金相图像中能够兼顾保持图像边缘信号与去除噪声两个方面。(2)针对现有的边缘提取算法易受噪声影响、边缘定位不精确、出现双边缘等情况,基于对图像阈值分割算法的改进,提出一种针对金相图像的边缘提取算法。经实验验证,该算法除了具有定位精确,抗噪性好等优点外,还能够在提取边缘的同时,标记金相图像的夹杂物。(3)针对金相图像边缘丢失与断裂、不同晶粒体粘连现象普遍存在的情况,改进了粘连晶粒体的分割条件,提出了一种基于分水岭算法的图像分割算法。经实验验证,该算法在金相图像边缘重建与恢复中取得了良好的效果,减少了现有图像分割算法出现的“过分割”、“错误分割”现象,使得重建的边缘清晰、准确、完整。(4)针对传统Zhang细化算法存在细化结果不是单像素宽度以及会改变源图像拓扑结构等问题,从原理上做出了分析。然后,对经典Zhang细化算法的标记条件进行改进工作。改进后的Zhang细化算法细化结果是一条单像素宽度细线,拓扑结构完整,曲线平滑。(5)针对传统的倒角距离变换存在误差问题,从原理上进行了分析,证明以改变参数的方式不可能消除误差。然后,以位置信息代替距离信息,改进倒角距离变换算法,实现精确的欧几里得距离变换。(6)最后,分析了传统定量金相学中的重要参数及其求取算法,然后结合数字图像处理的原理重新设计了这些参数的测定方法。通过实验验证上述算法在定量金相学中具有很强的实用性。