[发明专利]一种微米毛细管通道中气液相界面的获取方法

权利要求书

1.一种微米毛细管通道中气液相界面的获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100，将测量选定的微流动芯片安装在动态测量装置移动平台的移动座上并连接注射泵，调节并安装摄像单元，同时使各设备与控制系统连接；

步骤200，先将测试液体注入微流动芯片上的微米毛细管通道中，测量出当前测试液体的压力，由控制系统控制抽取泵的注入压力满足预定的测试压力；

步骤300，在抽取泵控制压力的过程中，控制系统同时控制移动平台的电机使移动座水平移动，带动微流动芯片向与微米毛细管通道中测试液体移动方向相反的方向移动，且两者的移动保持动态平衡并使测试液体形成的相界面始终位于摄像单元的视野中心；

步骤400，在微米毛细管通道中的测试压力满足要求时，由摄像单元获取相界面的图像并传送至控制系统；

步骤500，控制系统对该图像进行灰度转化和滤波处理，然后利用阈值分割算法将灰度图像转化成二值图像，利用连通区域方法通过像素点的颜色提取出构成管道形边界图像的边界点；

步骤600，识别边界点中代表管道形边界图像中表示左右两个相对界面的相界面和末端面及上下两个相对壁面的坐标点，并根据坐标值的大小对各坐标点进行排序和编号，依据构成末端面的坐标点特性，将所有末端面的坐标点删除，同时确定两个壁面与末端面相交的两个末端接触点坐标；

其中，构成末端面的坐标点特性如下：

由于末端面为一条竖线，因此其横坐标值变化一致或在一定范围内，而纵坐标变化为渐增，根据所有坐标点中横、纵坐标值的大小对各坐标点进行从小到大的排序，选择横坐标值变化在预定范围内的坐标点全部删除，即删除了末端面；

步骤700，对剩余坐标序列利用能量函数根据坐标值的变化对各坐标点进行排序，初步确定相界面和两个壁面的坐标点分布趋势，然后设定能量阈值选取变化低于该能量阈值的坐标点并进行划分和编号，通过取编号的平均值即可确定相界面两个端点的粗略坐标，进而初步划分出分别构成相界面和两个壁面的坐标点；

步骤800，对构成相界面的坐标点进行三次多项式拟合后得到三次函数，对两个壁面的坐标点进行一次函数拟合得到两条对应的表达式，求解后即可得到相界面两个端点的精确坐标，再将两者之间的所有坐标点由三次函数求出，拟合两个端点之间的所有坐标点，即得到相界面。

2.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，

所述步骤500中提取出构成管道形边界图像的边界点的具体处理步骤如下：

步骤510，将二值图像中黑色区域的像素点记为数值0，白色区域的像素点记为数值1；

步骤520，将所有像素值I(x_i,y_i)＝1的坐标点同其相邻的像素点进行“与”运算；若运算结果为1则将像素点标记为内部点，若运算结果为0则将该像素点标记为边界点；

步骤530，运算结束后将所有边界点提出来，即得到所有构成管道形边界图像的边界点。

3.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，

所述步骤600中，初步划分出分别构成相界面和两个壁面的坐标点的过程如下：

步骤610，从任意一个坐标点开始，将另一个坐标点以或者的条件相对坐标点进行排列，待所有的坐标点排列成一个序列后，设定一个能量阈值E_T，其取值范围为1≤E_T≤m，在所有坐标点中搜索满足E_i≤E_T的所有坐标点，得到由两段连续编号坐标点组成的区域序列；

步骤620，将区域序列中编号最小者作为上壁面的一个端点，其与对应的上壁面的未端接触点坐标之间的坐标点为形成上壁面的坐标点编号范围；

将区域序列编号中最大者作为下壁面的一个端点，其与对应的下壁面的未端接触点坐标之间的坐标点为形成下壁面的坐标点编号范围；

对区域序列中所有编号求和后取平均值，则第一个小于平均值的编号为相界面的一个端点，而第一个大于平均值的编号则为相界面的另一个端点，两个端点之间的坐标点则为形成相界面的坐标点编号范围。