1.本发明属于利用磁光效应进行的磁性测量技术领域，涉及磁光克尔
图像的处理，具体涉及一种磁畴壁移动速度的测量方法。
背景技术：
2.磁光效应包括克尔效应和法拉第磁光效应。其中，克尔效应是指平面偏振光照射到磁性物质表面上而产生发射时偏振面发生偏转的现象，由于旋转方向取决于磁畴中磁化矢量的方向，旋转角与磁化矢量成比例，因此可以利用这一效应观察不透明磁性体的表面磁畴结构。通过观测磁光效应引发的偏振面的偏转，可以得出被测物的磁性状态，并获得相应的图像。图1、图2示出了被测物在不同时刻下的磁光克尔效应所得的图像。其中，不同明暗的区域的磁性存在差异，可以借此分析被测物的磁学性能。
3.为了分析被测物的磁学性能，研究磁畴壁的移动是一个重要手段。图1、图2显示了被测物的同一区域在不同时刻的磁光克尔图像，可以看出，图2中的浅斑块相较于图1中的浅斑块来说，范围更大，形状也有区别，分析磁畴壁的移动即是通过分析图1、图2中的斑块的变化实现的。
4.现有技术中，常用的磁畴壁移动速度的测量方法为人工测量，具体过程为：首先得到初始磁畴和扩张后磁畴的图像，对两张图像手动作差，从而得到磁畴扩张的区域，如图3所示，并在此基础上测量磁畴壁移动的距离，如图4中，通过人为在磁畴壁之间画线，并测量线段长度，从而获得磁畴壁移动距离，进而分析磁畴壁移动速度。但是，在磁畴壁之间画线时，需要测量者主观选择画线方向，得到的磁畴壁距离受到主观因素较大；同时，磁畴壁的
边缘存在模糊和不规则曲线，如何确定画线的起止位置，也极大地受到测量者的主观选择。因此，在此基础上得到的磁畴壁移动速度也极大地受到测量者主观影响，无法用于后续的对比分析。
技术实现要素：
5.针对现有技术存在的磁畴壁移动速度受测量者主观影响的问题，本发明提供了一种磁畴壁移动速度的测量方法。
6.本发明提供的一种磁畴壁移动速度的测量方法，具体包括以下步骤：s1：获取i时刻的磁畴图像；s2：获取j时刻的磁畴图像；s3：根据、计算磁畴变化图像；s4：对进行边缘识别；s5：根据识别到的边缘，分别对待分析
轮廓、进行圆拟合，得到相应的半径
、；s6：计算磁畴壁移动速度。
7.优选地，
所述s3中，通过将与进行做差，得到。
8.可选地，所述s3中，将图像中的每一个像素值与预设值a相乘，得到的结果作为新的。优选地，a∈[100, 200]。
[0009]
优选地，所述s4包括：s41：对进行模糊，得到图像；s42：将转为灰度图，得到图像；s43：对进行二值化操作，得到图像；s44：对进行边缘识别。
[0010]
可选地，所述s5中，选取至少两个所述边缘并分析包围关系，选取具有包围关系的两边缘的各至少部分区域，分别作为所述轮廓、。
[0011]
优选地，计算所述边缘的最小外接矩形，所述最小外接矩形之间存在包围关系时，对应的所述边缘存在包围关系。
[0012]
可选地，当一个所述边缘包围另外的至少两个所述边缘时，将外侧的所述边缘作为次级边缘，将被包围的所述边缘作为初级边缘，根据所述初级边缘分解所述次级边缘；将所述初级边缘的其中之一，与相应的所述次级边缘的部分区域，作为所述第一轮廓、第二轮廓。
[0013]
优选地，所述次级边缘通过如下方式进行分解：分别对各个所述初级边缘进行圆拟合，获取各圆心与其最接近的圆心的对称中心线与所述次级边缘的交点，将次级边缘分解为至少两个区域；所述初级边缘的其中之一，和与该所述初级边缘最接近的所述次级边缘的区域，分别作为所述轮廓、。
[0014]
优选地，所述边缘可以为开放曲线、封闭曲线，或开放曲线、封闭曲线的组合。
[0015]
优选地，所述s4中，所述第一轮廓和所述第二轮廓的长度均大于预设长度。进一步优选地，所述预设长度为100像素。
[0016]
优选地，述s5中，结合所述磁畴图像、与实际物体的尺寸对应关系，计算、。
[0017]
进一步可选地，在s2结束后，将不同缩放倍率的图像缩放至相同倍率后，进行s3-s6。
[0018]
优选地，所述磁畴图像、与实际物体的尺寸比例相同。
[0019]
本发明至少具有以下有益效果：计算过程排除了主观因素影响，直接比对拟合圆的半径差异，从磁畴整体的角度计算了磁畴壁的移动及相应的速度；通过边缘识别排除了边缘上的部分不规则曲折和模糊的边缘，降低了计算量，提高了计算速度。
附图说明
[0020]
图1为一个实施方式获取的第一时刻下的磁畴图像。
[0021]
图2为一个实施方式获取的第二时刻下的磁畴图像。
[0022]
图3为使用图1、图2的磁畴图像计算得出的磁畴变化图像。
[0023]
图4为现有的磁畴壁距离计算方式示意图。
[0024]
图5为经模糊处理后的磁畴变化图像。
[0025]
图6为经二值化处理的磁畴变化图像。
[0026]
图7为经边缘识别后的磁畴变化图像。
[0027]
图8为边缘包围关系识别方式示意图。
[0028]
图9为一个实施方式的待分析轮廓与磁畴变化图像的关系示意图。
[0029]
图10为一个实施方式的一种边缘分割方式示意图。
[0030]
图11为轮廓圆拟合结果示意图。
具体实施方式
[0031]
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0032]
另外，需要说明的是，图3至图6、图9所示出的图像，为实际图像进行反处理后的图像，目的在于便于进行识别、标注和说明。本领域技术人员能够根据本发明的内容，在实际使用过程中处理相应的图像数据，并根据实际需要对该数据进行反处理。
[0033]
一种磁畴壁移动速度的测量方法，包括以下步骤：s1：获取i时刻的磁畴图像。
[0034]
s2：获取j时刻的磁畴图像。
[0035]
s3：根据、计算磁畴变化图像。
[0036]
s4：对进行边缘识别，得到的边缘识别结果。
[0037]
s5：根据识别到的边缘，分别对待分析轮廓、进行圆拟合，得到相应的半径、。
[0038]
s6：计算磁畴壁移动速度。
[0039]
更加具体地，结合附图1至图11，对本发明进行说明。
[0040]
s1：获取i时刻的磁畴图像。更加具体地，图1示出了一个被测物在第一时刻下的磁畴图像，可以看出，该图像中存在多个磁畴，例如，磁畴a、b、c、d。
[0041]
s2：获取j时刻的磁畴图像。更加具体地，图2示出了一个被测物在第二时刻下的磁畴图像，可以看出，该图像中同样存在多个磁畴，例如磁畴a’、b’、c’、d’。可以明显看出，相较于，中的磁畴位置和范围出现了变化，例如，磁畴a移动为磁畴a’，磁畴b移动为磁畴b’，磁畴c移动为磁畴c’，磁畴d移动为磁畴d’。其中，磁畴b、c的距离较为接近，经过移动后的磁畴b’、c’相连接，形成一较大范围的磁畴，在此处用b’(c’)表示。
[0042]
为了便于计算，磁畴图像、选择被测物的同一区域在同一缩放倍率下的图像。当然，也可以选择至少包含一部分重合区域的被测物的图像，仅对重合区域的磁畴进行后续分析；或选择缩放倍率存在一定差异的图像，将两图像缩放至相同倍率后，进一步进行后续分析。
[0043]
s3：根据、计算磁畴变化图像，图3示出了根据前述的、得到的磁畴变化图像的一个示意图。具体地，磁畴变化图像可通过、相减得到。当相减后的图像的对比度较低时，可能存在难以明确观察和分析磁畴变化的问题，此时，可选地，可以通过提高对比度的方式，增强图像的明暗差异，以便于进一步分析。更加具体地，提高对比度的方式可以是，将图像中的每一个像素均与一个预设值a相乘，得到的结果作为新的，其中，a∈[100, 200]，具体的取值可以根据图像的实际效果进行调整。例如，图3所示出的图像，是在、相减的基础上，将每一个像素值乘以100得到的。由于、相减的图像已具备一定对比度，因此a选择100。当、相减的图像对比度仍较低，则需要选择较大的a值，例如选择150、200。图3所示的磁畴变化图像中，示出了i时刻与j时刻的磁畴差异，实质上示出了i时刻至j时刻磁畴变化范围，即磁畴变化图像，例如，区域a-a’实质上是自a磁畴变化至a’磁畴的磁畴变化区域，区域bc
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b’(c’)实质上是自b磁畴、c磁畴变化至b’(c’)磁畴的磁畴变化区域，区域d实质上是自d磁畴变化至d’磁畴的磁畴变化区域。
[0044]
s4：对进行边缘识别，得到的边缘识别结果，如图7、图9所示。图7中示出的边缘，实质上是图1、图2中的磁畴的边缘，例如，区域a-a’的边缘1实质上是磁畴a的边缘，边缘2实质上是磁畴a’的边缘。
[0045]
对进行边缘识别可以采用多种方法。本发明中，优选地，通过以下方式进行的边缘识别：s41：对进行模糊，得到图像。图5示出了一种使用高斯模糊和均值模糊的组合对进行模糊的效果示例，具体地，作为一种优选方案，依次使用高斯模糊、均值模糊、高斯模糊、均值模糊、高斯模糊，得到图5所示的效果，可以看出，明显地减小了图像中的噪声，以及样品缺陷带来的影响。
[0046]
s42：将转为灰度图，得到图像。由于在本实施例当中，磁畴的图像主要为通过磁光克尔效应测得的磁畴图像，因此图像中主要体现的是明暗差异，转灰度图的效果不明显，大体上与图5所示图像基本相同。通过将转为灰度图，可以进一步地过滤掉冗余彩通道信息，进一步减小被处理的图像的数据量，加快图像处理速度；同时，还能避免图像中不明显的其他彩对边缘识别结果造成影响。
[0047]
s43：对进行二值化操作，得到图像，如图6所示，为在图5的基础上，通过二值化阈值进行的二值化操作的结果，可以看出，图像已转化为二值化区域，区域a-a’、bc-b’(c’)、d-d’的边缘明确。其中，二值化阈值可以通过大津法来确定。
[0048]
s44：对进行边缘识别，如图7所示，识别出各个区域的边缘，例如，区域a-a’的边缘1、2，区域bc-b’(c’)的边缘3、4、5，区域d-d’的边缘6、7。
[0049]
需要注意的是，由于磁畴变化图像反应的是磁畴的初始状态和结束状态的差异，且磁畴壁的边缘常存在模糊和不规则曲线，例如存在放射状条纹、曲折边缘，因此，通过进行模糊的操作，可以将该条纹和曲折边缘的细节特征消去，仅保留磁畴的大体形状，结合二值化操作，能够快速识别出磁畴的大体形状，而无需过多关注细节特征，大大提高了运算效率。
[0050]
s5：根据识别到的边缘，分别对待分析轮廓、进行圆拟合，得到相应的半径、。以图7中所示出的区域a-a’的边缘1、2进行说明。选取图7中所示出的区域a-a’的边缘1、2，以边缘1为轮廓，对轮廓进行圆拟合，得到圆心o1和半径；以边缘2为轮廓，对轮廓进行圆拟合，得到圆心o2和半径。需要注意的是，、可根据需要进行选择，例如， 为扩张后的轮廓，为扩张前的轮廓，具体地，边缘1包含于边缘2，可以将边缘2作为扩张后的轮廓，边缘1为扩张前的轮廓
。
[0051]
s6：计算磁畴壁移动速度。仍以图7中所示出的边缘1、2进行说明，由于区域a-a’是i时刻、j时刻的磁畴图像进一步计算得出的，因此以i时刻、j时刻之间的时间作为磁畴壁自边缘1运动至2所用时间。在此图像中的i时刻、j时刻之间的时间差为50mics，，可计算得出通过上述过程，实现了磁畴壁移动速度的计算。由于磁畴壁的运动情况与被测物的本身的性质相关，磁畴壁通常并非是沿着原磁畴均匀变化的，而是在不同方向上可能存在不同的变化幅度。请参阅图11，可见，同一组磁畴的运动前后的轮廓的拟合圆圆心并不重合，例如o1与o2、o3和o5-3、o4和o5-4、o6和o7，表明磁畴壁在变化前后的中心并不相同。通过使用圆拟合得到的半径值计算磁畴壁移动速度，计算变化前后的半径差异，而不关注中心位置差异，从而将磁畴壁移动抽象为具体参数，排除了磁畴壁不均匀变化对磁畴壁移动速度计算的不利影响，从磁畴整体的角度计算了磁畴壁的移动及相应的速度。另外，通过边缘识别，排除了边缘上的部分不规则曲折和模糊的边缘，降低了计算量，提高了计算速度。
[0052]
当磁畴图像中包含多个磁畴时，经过s4得到的边缘识别结果中将存在多于两个的边缘。此时，需要明确边缘之间的对应关系，以选择同一磁畴变化前后的边缘作为选取的轮廓轮廓、参与计算。因此，在s5中，在根据识别到的边缘，选择待分析轮廓时，需要进行相应的识别和选择。具体地，可以根据边缘之间的包围关系，进行边缘的选择。具体地，所述s5中，选取至少两个所述边缘并分析包围关系，选取具有包围关系的两边缘的各至少部分区域，分别作为所述轮廓、。请参阅图8，为对边缘1至边缘7进行包围关系分析的示例。可以看出，边缘2包围边缘1，边缘5包围边缘3、4，边缘7包围边缘6，因此，边缘1、2，边缘3、4、5，边缘6、7，分别作为相关联的边缘，进行后续的轮廓选择。
[0053]
图8中示出的包围关系分析，是通过分析各个边缘的最小外接矩形之间的包含关系进行的。例如，边缘1的最小外接矩形为am，边缘2的最小外接矩形为an，am包含于an中，因而相应地，边缘1包含于边缘2；边缘3的最小外接矩形为bm，边缘4的最小外接矩形为cm，边缘5的最小外接矩形为bn(cn)，bm、cm包含于bn(cn)中，因而相应地，边缘5包含于边缘3、4；边缘6的最小外接矩形为dm，边缘7的最小外接矩形为dn，dm包含于dn，因而相应地，边缘6包含于边缘7。而am并不包含于bn(cn)中，因此边缘1并不包含于边缘5，边缘1与边缘5之间并不相关。需要说明的是，对于部分不完整的边缘，例如边缘6、7，同样可以通过前述的方式分析包围关系，即当最小外接矩形的1-3个边重合时，仍认为具有包含关系。例如，最小外接矩形dn与dm存在一个共线边缘，其余边缘不共线，仍认定dm包含于dn。
[0054]
选取具有包围关系的两边缘的各至少部分区域，分别作为所述轮廓、。尤其是，针对仅包围关系一一对应的边缘，选择各个完整边缘分别作为轮廓、。针对存在包围关系但包围关系不一一对应的边缘，根据被包围的边缘分割外侧进行包围的边缘，选取分割后的外侧边缘的某一部分，以及相对应的被包围的边缘，分别作为轮廓、。
[0055]
具体地，如图8中的边缘3、4、5所示，存在一个边缘包围多个边缘的情况，其反应了磁畴之间的融合，例如，图1中的磁畴b、c扩张后，在特定的情况下，如图2所示，磁畴可能融合成b’(c’)。对于此情况，需要将外侧边缘进行区域划分，以便确定内侧的边缘与外侧边缘之间的对应关系，以计算磁畴壁的移动速度。
[0056]
为了便于说明，将图8中处于外侧的边缘5作为次级边缘，处于内侧的边缘3、4作为初级边缘，具体地，边缘3为第一初级边缘，边缘4为第二初级边缘。初级边缘、次级边缘之间并无先后、大小关系，仅用于区分不同时刻下的边缘。
[0057]
分别对第一初级边缘3、第二初级边缘4进行圆拟合，获取两个初级边缘的圆心位置，如图10所示，第一初级边缘3的圆心为o3，第二初级边缘4的圆心为o4，计算两圆心的对称中心线，对称中心线将次级边缘5分为两个区域，如图10所示，次级边缘10包括左侧区域，和右侧区域。在此基础上，将相互靠近的初级边缘和次级边缘的区域作为同一磁畴变化图像的轮廓，例如，次级边缘左侧的区域5-4，与第二初级边缘4距离更近，因而将第二初级边缘4与次级边缘左侧区域5-4作为同一磁畴变化图像的轮廓，分别作为选择的所述轮廓、；次级边缘右侧的区域5-3，与第一初级边缘3的距离更近，因而将第一初级边缘3与次级边缘右侧区域5-3作为同一磁畴变化图像的轮廓，分别作为选择的所述轮廓、。
[0058]
进而，可以计算磁畴壁移动速度。例如，当选择第一初级边缘3与次级边缘右侧区域5-3分别作为选择的所述轮廓、时，以次级边缘右侧区域5-3作为扩张后的磁畴壁，第一初级边缘3作为扩张前的磁畴壁，分别对轮廓3和轮廓5-3进行圆拟合，得到圆心o3和圆心o5-3，以及轮廓5-3的半径、轮廓3的半径，更进一步地，结合，计算磁畴壁移动速度，具体计算方式与前述边缘1、2的计算相似，在此不再赘述。当选择第二初级边缘4与次级边缘左侧区域5-4分别作为选择的所述轮廓、时，计算方式与前述方式大体相同，在此不再赘述。
[0059]
另外，需要注意的是，当一个边缘包围三个或以上边缘时，可以基于前述方法，通过最接近的两个被包围的初级边缘的对称中心线，将次级边缘分割为不同的区域，分割出的区域的数量小于等于初级边缘的数量。
[0060]
参与分析的边缘可以为开放曲线，也可以为封闭曲线，对于开放曲线、封闭曲线或二者的组合，本发明均能够有效适用。
[0061]
另外，所述s4中，如图7所示，存在部分较小的轮廓。为了便于计算，减少后续的计算量并提高计算速度，并在一定程度排除样品中缺陷等噪声带来的影响，在进行轮廓选择时，通过筛选掉长度过小的轮廓，以减少计算量。更具体地，所述第一轮廓和所述第二轮廓的长度均大于预设长度。该预设长度通常为100像素。
[0062]
在计算、时，需要通过磁畴图像与实际尺寸的对应关系，将磁畴图像中测量得到的像素尺寸与实际尺寸进行尺寸变换并进行计算。
[0063]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，因此以上所述仅为本发
明的实施例。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还包括各种等效变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。
技术特征：
1.一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：获取i时刻的磁畴图像；s2：获取j时刻的磁畴图像 ；s3：根据、计算磁畴变化图像；s4：对进行边缘识别；s5：根据识别到的边缘，分别对待分析轮廓、进行圆拟合，得到相应的半径、；s6：计算磁畴壁移动速度。2.如权利要求1所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：所述s3中，通过将与进行做差，得到。3.如权利要求1所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：所述s3中，将图像中的每一个像素值与预设值a相乘，得到的结果作为新的。4.如权利要求3所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：a∈[100, 200]。5.如权利要求1所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：所述s4包括：s41：对进行模糊，得到图像；s42：将转为灰度图，得到图像；s43：对进行二值化操作，得到图像；s44：对进行边缘识别。6.如权利要求1所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：所述s5中，选取至少两个所述边缘并分析包围关系，选取具有包围关系的两边缘的各至少部分区域，分别作为所述轮廓、。7.如权利要求6所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：计算所述边缘的最小外接矩形，所述最小外接矩形之间存在包围关系时，对应的所述边缘存在包围关系。8.如权利要求6所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：当一个所述边缘包围另外的至少两个所述边缘时，将外侧的所述边缘作为次级边缘，将被包围的所述边缘作为初级边缘，根据所述初级边缘分解所述次级边缘；将所述初级边缘的其中之一，与相应的所述次级边缘的部分区域，作为所述第一轮廓、第二轮廓。9.如权利要求8所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：所述次级边缘通
过如下方式进行分解：分别对各个所述初级边缘进行圆拟合，获取各圆心与其最接近的圆心的对称中心线与所述次级边缘的交点，将次级边缘分解为至少两个区域；所述初级边缘的其中之一，和与该所述初级边缘最接近的所述次级边缘的区域，分别作为所述轮廓、。10.如权利要求1所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：优选地，所述边缘可以为开放曲线、封闭曲线，或开放曲线、封闭曲线的组合。11.如权利要求1所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：所述s4中，所述第一轮廓和所述第二轮廓的长度均大于预设长度。12.如权利要求1所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：所述s5中，结合所述磁畴图像、与实际物体的尺寸对应关系，计算、。13.如权利要求1所述的一种磁畴壁移动速度的测量方法，其特征在于：所述磁畴图像、与实际物体的尺寸比例相同。14.一种图像处理设备，其特征在于：包括存储器和处理器；所述处理器用于与所述存储器耦合，读取并执行所述存储器中的指令，使得所述终端设备实现权利要求1-13中任一项所述的方法。15.一种可读存储介质，其特征在于：所述可读存储介质上存储有计算机程序；所述计算机程序在被执行时，实现权利要求1-13中任一项所述的方法。
技术总结
本发明提供了一种磁畴壁移动速度的测量方法，通过获取不同时刻的磁畴图像，计算磁畴变化图像并进行边缘识别，根据识别到的边缘选取待分析轮廓，对待分析轮廓进行圆拟合，得到相应的半径并计算磁畴壁移动速度。相应的半径并计算磁畴壁移动速度。相应的半径并计算磁畴壁移动速度。
技术研发人员：
孟奕辰 张学莹 邢炜 王铈弘 牛家正 王麟
受保护的技术使用者：
致真精密仪器（青岛）有限公司
技术研发日：
2022.10.18
技术公布日：
2022/12/26
