[发明专利]通过图像处理测量接触角的方法

说明书

本发明公开了一种通过图像处理测量接触角的方法，包括：使用CCD采集图像信息，进行裁剪、放大,在预处理过程中，通过自适应灰度拉伸增加背景与液滴对比度，再进行阈值分割，随后追踪液滴重心确定范围截取有效画面，以去除干扰曲线，提取液滴轮廓曲线；完成图像预处理后，提取水滴轮廓即圆弧部分，拟合圆弧所在的圆，得到其圆心和半径；再根据圆弧高度、半径计算水滴轮廓切线角度,即接触角；相比于传统的在曲线端点画切线等方法，使用MB‑ruler角度测量软件人工测量切线与直线夹角，即接触角，将其与该算法得到的接触角直比较，验证了该算法的可靠性。该方法智能性高，操作简单易掌握，测量误差小，精确性高，功能更加完善。

技术领域

本发明涉及一种通过图像处理测量接触角的方法。

背景技术

在电子器材的研究与生产中，需要对器材表面的洁净度等相关信息进行评价。例如测量液晶屏表面洁净度、制作电容触摸屏时需要对成型后的盖板玻璃进行表面粗糙度的测量以判断其耐磨性等。接触角作为表征液体对固体润湿程度的重要参数，常被用于测量液晶屏等器材表面相关信息。对于同一种材料表面，通过比较其接触角大小可以了解相应的洁净程度。在表面展开的水滴直径越大，其表面洁净度越高。

接触角现有的测量方法通常有两种：其一为外形图像分析法；其二为称重法。其中测量最直接与准确的是外形图像分析法。且在提取液滴轮廓后，目前常用的方法为对液滴与被测表面接触点附近的液滴轮廓进行曲线拟合，常用多项式拟合函数，随后计算在液滴轮廓与被测器材表面接触点切线斜率，即求导来得到接触角值。然而该方法中边界点的选取将对最终切线斜率的结果造成影响，且选取拟合采样点数不同拟合出的曲线斜率也不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过图像处理测量接触角的方法，该方法智能性高，操作简单易掌握，测量误差小，精确性高，功能更加完善。

为了实现上述目的，本发明提供了一种通过图像处理测量接触角的方法，包括：

使用CCD采集图像信息，进行裁剪、放大后，在预处理过程中，通过自适应灰度拉伸增加背景与液滴对比度，再进行阈值分割，随后追踪液滴重心确定范围截取有效画面，以去除干扰曲线，提取液滴轮廓曲线；

完成图像预处理后，提取水滴轮廓即圆弧部分，拟合圆弧所在的圆，得到其圆心和半径；再根据圆弧高度、半径计算水滴轮廓切线角度；

使用MB-ruler角度测量软件人工测量切线与直线夹角，即接触角，将其与该算法得到的接触角直比较，验证了该算法的可靠性。

优选地，拟合圆弧所在的圆需要找到水滴与桌面交界线，而液滴在器材表面会发生镜面反射，通过计算轮廓对称线位置可以找到水滴与桌面交界处。

优选地，根据轮廓像素点提取轮廓平均曲线。

优选地，根据对称线上半圆弧部分拟合圆，得到圆心位置与半径。

优选地，根据圆心到对称线的距离H与半径R计算出液滴与器材表面的夹角θ；由于θ大于90°与小于90°时计算方式不同，算法在计算前需判断上半圆弧的高度X是否大于半径R；其中，当XR时，液滴处于不润湿状态：

当X≤R时，液滴处于润湿状态，圆心到对称线的位置同样为H＝R-X：

优选地，基于MATLAB与GUI设计测量器材表面接触角的图像处理程序，以迅速可靠地计算水滴在液晶屏、光学玻璃表面的接触角。

优选地，程序中还包括在液滴不发生镜面反射的情况时的非镜面处理：自图片下方开始，自下而上逐行扫描，寻找水滴下边缘部分，以此为水滴与桌面交界处，计算拟合圆与交界线交点处切线角度。