[發明專利]一種基于圖像處理的液滴接觸角及尺寸的測量方法

在審

• 申請號: 202010020620.7
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111243006A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 胡俊;郭純方;咸凱強;張美菊
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T5/00;G01N13/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種基于圖像處理的液滴接觸角及尺寸的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對液滴揮發過程每隔Ns拍攝的帶有工件接面的液滴圖片進行存儲；

步驟2、對存儲的所有液滴圖片進行批量處理，利用每張液滴圖片測量計算得到相對應的接觸角及水滴尺寸，對于任一液滴圖片，其處理過程包括以下步驟：

步驟201、對待處理的液滴圖片進行中值濾波處理，去除局部高亮噪點；

步驟202、對經過步驟201處理的液滴圖片采用高斯濾波處理，讓灰度值更加的集中化以及清晰液滴與工件接觸處的灰度渾濁區域；

步驟203、對經過步驟202處理的液滴圖像進行輪廓提取；

步驟204、對步驟203獲得的液滴輪廓圖像進行二值化，分割圖像；

步驟205、利用步驟204得到的輪廓提取后的圖像定位工件基準線位置；

步驟206、對圖像在工件基準線以上的區域進行基于像素坐標及灰度值的搜索，搜索定位液滴最高點并標記，以及搜索定位像素坐標橫向跨度最大的液滴輪廓的兩坐標點并標記；

步驟207、利用液滴輪廓最高點以及橫向跨度最大的兩坐標點定位液滴的區域進行自動框選；

步驟208、對步驟207框選得到的區域進行處理，去除中間的干擾小圓；

步驟209、利用步驟206標記的液滴最高點以及橫向跨度最大的兩坐標點將液滴劃分為左下區域和右下區域，搜索出液滴兩接觸點并標記；

步驟210、利用206標記的液滴最高點以及橫向跨度最大的兩坐標點以及步驟209標記的液滴兩接觸點進行接觸角測量以及水滴尺寸計算；

步驟3、將獲得的所有液滴接觸角及水滴尺寸用文本文檔輸出。

2.如權利要求1所述的一種基于圖像處理的液滴接觸角及尺寸的測量方法，其特征在于，步驟1包括如下步驟：

步驟101、液滴滴落于水平接觸面上；

步驟102、水平方向側面拍攝液滴與水平接觸面的液滴圖像；

步驟103、接觸角測量儀設定圖像每Ns保存一張液滴狀態圖像。

3.如權利要求1所述的一種基于圖像處理的液滴接觸角及尺寸的測量方法，其特征在于，步驟207包括如下步驟：

步驟2071、像素灰度搜素確定液滴最高點，液滴最高點坐標為top(i₀,j₀)；

步驟2072、像素灰度搜素確定橫向跨度最大的兩坐標點，兩坐標點為左端點及右端點，左端點坐標為left(i₁,j₁)、右端點坐標為right(i₃,j₃)，左端點與右端點之間的跨度作為液滴像素直徑D；

步驟2073、利用液滴最高點坐標top(i₀,j₀)、左端點坐標left(i₁,j₁)及右端點坐標right(i₃,j₃)定位框選液滴。

4.如權利要求1所述的一種基于圖像處理的液滴接觸角及尺寸的測量方法，其特征在于，步驟202包括以下步驟：

步驟2021、設定高斯內核大小；

步驟2022、高斯公式計算，高斯模糊就是將圖像I和一個高斯內核G_σ進行卷積操作：

I_σ＝I*G_σ

式中，*表示卷積操作；G_σ表示標準差為σ的二維高斯核，定義為：式中，(x,y)表示高斯中間點坐標；I_σ表示高斯濾波后的圖像。

5.如權利要求1所述的一種基于圖像處理的液滴接觸角及尺寸的測量方法，其特征在于，步驟209中，利用搜索左下區域及右下區域亮光點對應的圖像像素列數值最大處，得到所述液滴兩接觸點，其中：

利用搜索左下區域亮光點對應的圖像像素列數值最大處為左底端接觸點，左底端接觸點的坐標為Lpoint(i₄,j₄)；

利用搜索右下區域亮光點對應的圖像像素列數值最大處為右底端接觸點，右底端接觸點的坐標為Rpoint(i₅,j₅)。

6.如權利要求5所述的一種基于圖像處理的液滴接觸角及尺寸的測量方法，其特征在于，步驟210中，液滴按照球體處理，通過相機標定已知比例系數k，則接觸角測量以及水滴尺寸計算采用如下公式：

接觸線長度l，

接觸角θ，式中，D表示液滴像素直徑；

液滴高度h，

液滴體積V，