[发明专利]基于图像灰度分析的微尺度薄膜振动频率的测量方法

摘要

一种基于图像灰度分析的微尺度薄膜振动频率的测量方法，属于实验装置及方法技术领域。将微米级荧光示踪粒子添加到制备微尺度薄膜的试剂中，制备得到含有示踪粒子的薄膜。通过荧光显微镜和高速摄像技术记录薄膜内荧光粒子在显微镜下进入和离开焦平面的变化过程，利用matlab分析不同时间下的图像灰度，记录其变化规律并分析得到薄膜振动频率。本发明可以适用于不能安装传感器的微尺度薄膜上，所涉及的测量方法和处理方法成熟，可靠性可以得到保证，并且操作过程简单。

主权项

基于图像灰度分析技术测量微尺度薄膜振动频率的方法，通过荧光显微镜和高速摄像技术记录薄膜内荧光粒子的变化过程，利用matlab图像处理程序分析不同时间下的图像灰度，记录其变化规律并分析得到薄膜振动频率；其特征在于：高速摄像机记录3～5分钟内荧光粒子进入和离开显微镜焦平面的过程，即荧光粒子的明暗变化，利用matlab图像处理程序分析该过程中粒子在每帧图像的灰度，得到该粒子图像灰度随时间即图像的帧次与相邻两帧间隔时间的乘积的变化状况，该变化为周期性变化，主周期的倒数即为荧光粒子的振动频率，也就是薄膜的振动频率；该方法主要包括以下步骤：1)示踪粒子添加：微流控实验中所用薄膜结构通常为聚二甲基硅氧烷PDMS(polydimethylsiloxane)材料浇筑制得；将微流体粒子图像测速仪micro‑PIV实验所用微米级荧光粒子干燥后添加到聚二甲基硅氧烷PDMSA胶和B胶混合剂中，混合均匀后将PDMS试剂放于硅片上甩制形成薄层胶质膜最后放于烘箱中使胶质膜凝固形成固体弹性膜；该固体弹性膜中含有荧光粒子，在荧光显微镜下粒子能够被荧光激发，发出亮光；2)图像采集：将在微流控实验中受流动或者其他外力作用而发生振动的薄膜放于连接高速摄像机的荧光显微镜之下，在荧光光源下，调节显微镜的焦平面以及放大倍数，使薄膜中的荧光粒子呈现聚焦和失焦的过程，即视野内的荧光粒子有忽明忽暗的变化，设置高速摄像机合适的图像采集频次，得到粒子变化的视频；所述合适的图像采集频次为保证10帧图像处于一个振动周期之内；3)图像处理：利用matlab图像处理程序分析该过程中粒子在每帧图像的灰度，得到该粒子图像灰度随时间即图像的帧次与相邻两帧间隔时间的乘积的变化状况，该变化状况为周期性变化，主周期的倒数即为荧光粒子的振动频率，也就是薄膜的振动频率。