[发明专利]一种精确快速处理液滴铺展图像的方法

摘要

本发明公开了一种基于Matlab平台开发的精确快速处理液滴铺展图像的方法，首先通过高速摄影仪对液滴在壁面的铺展过程进行图像采集，然后基于Matlab软件对液滴进行铺展图像进行二值化处理，查看并获取液滴撞击壁面前一时刻液滴最低点的横坐标和撞击壁面位置纵坐标，接着读取液滴铺展图像处理程序，处理并获得接触线左右边缘像素坐标，进而获得接触线左右像素半径和像素直径；最后由已知图像分辨率，经过像素尺寸变换得到液滴的接触线实际左右半径和接触线实际直径。同理，该方法还可用于测量液滴铺展的高度随时间的变化规律。本发明测量精度高，避免人为因素造成的影响，可快速处理并获得不同时刻的液滴接触线半径，直径和液滴上表面中心高度。

主权项

一种精确快速处理液滴铺展图像的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1），采用补光灯与高速摄影仪相对布置的方式、通过高速摄影仪对液滴在壁面的铺展过程进行图像采集，以获取清晰的液滴撞击壁面的铺展图像集；步骤2），基于Matlab软件利用加权平均的方法对步骤1）中获取的铺展图像集进行灰度处理，处理过后图像的灰度值为0~255；步骤3），基于Matlab软件对步骤2）获取的灰度图像集进行二值图像处理，使用阈值变换法，根据灰度图像中液滴边界的灰度值设定阈值，使液滴与环境的交界线两侧附近区域灰度值分别为0和1；步骤4），在步骤3）处理后的二值图像集中选取液滴撞击壁面前一时刻的二值图像，查看并获取该二值图像最低像素点的横坐标Xbc和最高像素点的横坐标Xtc；如果该二值图像中同时存在若干个最低像素点，则选取其中心的最低像素点的横坐标作为Xbc，如果该二值图像中同时存在若干个最高像素点，则选取其中心的最高像素点的横坐标作为Xtc；步骤5），在步骤3）处理后的二值图像集中选取液滴铺展特征二值图像，液滴在壁面上呈现清晰倒影的图像为特征图像，液滴与倒影的交界面为液滴铺展的壁面像素点位置Yc，即液滴撞击中心像素点纵坐标；步骤6），读取步骤3）处理后的二值图像集，对其中的每一幅二值图像：步骤6.1），基于Matlab软件计算液滴的接触线半径和直径：定义接触线左边界为壁面像素点位置Yc与液滴左侧边缘的交接线，通过while循环进行查值得到左边界像素点横坐标Xl和右边界像素点横坐标Xr，结合横坐标Xbc得到该时刻液滴接触线的左像素半径Rl、右像素半径Rr和接触线像素直径D(t)；步骤6.2），基于Matlab软件计算液滴上表面中心高度：定义液滴上表面高度为液滴上表面最高像素点与撞击壁面的垂直距离，通过while循环进行查值得到横坐标Xtc所对应的液滴上表面像素点的纵坐标Yt，结合壁面像素点位置Yc可得该时刻液滴上表面的中心像素高度H(t)；步骤6.3），在相同图像分辨率下，经过像素比例标定得到该二值图像的液滴真实铺展左半径Rl’、右半径Rr’、直径D’(t)和液滴上表面真实中心高度H’(t)；步骤7），通过for循环和zeros函数以矩阵的方式列出每幅二值图像的液滴铺展半径、直径、液滴上表面的中心高度、图像帧数和铺展时间。