人工智能在金属材料组织图像识别与定量分析中的应用

沈春光 1,2，孙硕 1,2，徐伟 3，郑士建 1,2（1.河北工业大学高性能轧辊材料与复合成形全国重点实验室;2.河北工业大学天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室;3.东北大学数字钢铁全国重点实验室）

摘要：基于人工智能（artificial intelligence，AI）技术的微观组织识别及定量化兼具高精度和高效率的优势，有力推动了高通量组织分析技术的发展。聚焦AI 辅助金属材料组织图像分析这一新兴领域，以微观组织由定性分析逐步向精细定量分析的发展为脉络，系统综述了传统机器学习分类算法、深度学习分类算法、目标检测算法、语义分割算法在金属材料微观组织分类、识别以及定量化方面的研究进展，尤其重点论述了广泛采用的语义分割算法的研究现状；同时，针对AI 算法在材料微观组织图像分析领域面临的组织复杂度高、标注样本匮乏等瓶颈问题，介绍了数据增强、模型架构改进等方面的创新策略及其应用效果。最后，总结和展望了基于AI 的微观组织图像分析方法目前存在的不足以及未来的发展方向。

关键词：人工智能；金属材料；微观组织；计算机视觉；图像识别；定量分析