[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

本發明公開了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，處理步驟如下：讀取接觸角測量儀采集的液滴實驗接觸圖片，利用中值濾波和高斯濾波處理圖片，并利用圖像輪廓提取算法提取圖像輪廓；利用處理后的輪廓圖像定位液滴接觸的工件位置，并利用像素灰度搜索定位液滴最高點位置及橫向跨度最大的兩點，然后框選出待處理的液滴區域；最后對框選區域進行處理，首先去除中間干擾小圓，再利用所定位出的關鍵點劃分左下和右下區域，最后定位出最低接觸工件的液滴兩接觸點。該方法相比傳統方法準確度和穩定性更高，并且實現批量處理，單張圖片處理時間在0.1s以內，極大的提高了測量效率。

技術領域

本發明涉及一種基于圖像處理的液滴接觸角及尺寸的測量方法，屬于圖像處理領域。

背景技術

圖像處理是利用計算機對圖像進行分析，以達到所需結果的技術。圖像處理一般指數字圖像處理。數字圖像是指用工業相機、攝像機、掃描儀等設備經過拍攝得到的一個大的二維數組，該數組的元素稱為像素，其值稱為灰度值。圖像處理技術的一般包括圖像壓縮，增強和復原，匹配、描述和識別3個部分。利用圖像處理技術將圖像轉化為數字信息傳遞給人們無法用視覺感知的數字世界，結果反應的更加的直接。

傳統的液滴接觸角檢測方法包括切線法、圓法、橢圓法以及Laplace-Young法等，但傳統的檢測方法有很多的局限性和不穩定性。已有的切線法需手工畫切線，誤差較大；圓法、橢圓法以及Laplace-Young法對于測量的接觸角度的大小有一定的限制，局限性較大。并且傳統的液滴接觸角測量方法有共同的缺點就是測量效率低，不能進行批量處理，無法計算液滴尺寸，并且對于研究液滴揮發過程的一系列狀態的多張液滴圖片的測量來說，利用傳統方法處理幾百張液滴圖像接觸角費時費力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：傳統液滴接觸角測量方法具有局限性，且誤差大、效率低。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了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。