專利名稱：一種靜態(tài)接觸角的自動(dòng)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料性能測(cè)試領(lǐng)域，涉及一種靜態(tài)接觸角的自動(dòng)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
污閃在電力系統(tǒng)外絕緣頻繁發(fā)生，影響了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行?；诟邷?硫化硅橡膠材料的復(fù)合絕緣子和基于室溫硫化硅橡膠材料的RTV (Room Temperature Vulcanization)防污涂層被認(rèn)為是抑制電力系統(tǒng)污閃的有效措施，因此在電力系統(tǒng)外絕緣 中有著廣泛的應(yīng)用。硅橡膠能抑制污閃的主要原因是它具有較強(qiáng)的憎水性和憎水遷移特 性，硅橡膠材料這兩種特性受各種因素影響的情況對(duì)電力系統(tǒng)污閃的抑制有非常重要的意 義?；陟o態(tài)接觸角法的憎水性研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一就是靜態(tài)接觸角的準(zhǔn)確獲得，但 直接根據(jù)圖像準(zhǔn)確獲得接觸角并不容易。一種方法是通過(guò)量角器直接測(cè)量水珠的靜態(tài)接觸 角，但由于測(cè)量靜態(tài)接觸角時(shí)水珠較小，而人的肉眼對(duì)切線的分辨力有限，致使測(cè)量結(jié)果精 確度有限且受人為因素影響較大。隨著數(shù)碼相機(jī)的普及和分辨率的提高，根據(jù)拍得水珠圖像而計(jì)算靜態(tài)接觸角方法 的研究正逐步開(kāi)展?？捎贸Ｒ?guī)邊緣算子的一種，即Sobel邊緣算子，對(duì)水珠圖像進(jìn)行邊緣檢 測(cè)，然后根據(jù)灰度閾值二值化處理以上結(jié)果，再進(jìn)行外圍輪廓處理，最后根據(jù)水珠邊緣服從 的方程基于牛頓法獲得水珠參數(shù)進(jìn)而獲得靜態(tài)接觸角。但水平線的獲得比較困難，同時(shí)基 于常規(guī)的邊緣算子獲得水珠邊緣抗干擾能力較差，對(duì)圖像的拍攝提出了較高的要求?？捎?常規(guī)的邊緣算子獲得水珠邊緣后再使用多項(xiàng)式擬合獲得氣、液、固交界處曲線方程進(jìn)而獲 得靜態(tài)接觸角，與Sobel邊緣算子方法類似，由于圖像拍攝時(shí)各種不確定性因素影響較大， 常規(guī)的邊緣檢測(cè)算子對(duì)真實(shí)水珠圖像的邊緣識(shí)別效果較差，同時(shí)該方法對(duì)氣、液、固交界處 邊緣點(diǎn)提出了很高的要求，而該處正是圖像中容易模糊之處，而且僅僅利用該區(qū)域并沒(méi)有 很好地利用水珠的整個(gè)邊緣信息?？墒褂肧nake方法獲得水珠的邊緣，然后獲得靜態(tài)接觸 角。Snake方法根據(jù)圖像信息，基于能量最小化原理能自動(dòng)獲得水珠邊緣曲線，但實(shí)際使用 過(guò)程發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有手動(dòng)選擇邊緣附近點(diǎn)的情況下，即使對(duì)于邊緣很清晰的圖像，該方法試圖 不借助任何其它信息而自動(dòng)獲得邊緣往往不能成功，需要通過(guò)在水珠邊緣非常近的地方選 擇幾個(gè)點(diǎn)后才能成功自動(dòng)獲得水珠邊緣，如果手動(dòng)選擇的初始點(diǎn)距離實(shí)際邊緣有一定距離 則Snake方法往往不能成功。如果針對(duì)邊緣不是特別清晰、沒(méi)有倒影的水珠圖像往往難以 成功獲得水珠邊緣。綜上所述，以上方法或者不能自動(dòng)獲得水珠邊緣，或者自動(dòng)獲得水珠邊緣時(shí)抗干 擾能力仍不強(qiáng)，實(shí)用性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)存在的不能自動(dòng)獲得水珠邊緣或者自動(dòng)獲得水珠邊緣時(shí)抗干擾 能力仍不強(qiáng)、實(shí)用性較差的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)的高精確度的水珠靜態(tài)接觸角測(cè)
3量方法。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的采用數(shù)碼相機(jī)或CCD傳感器結(jié)合圖像材采集卡對(duì)料上的液滴進(jìn)行拍照，使用邊緣 識(shí)別算法獲得液滴邊緣，然后用最小二乘擬合獲得液滴邊緣服從的曲線，根據(jù)所述曲線以 及固、液、氣三者的交界點(diǎn)坐標(biāo)獲得接觸角。所述邊緣識(shí)別算法為基于水平集的幾何活動(dòng)輪廓模型，該活動(dòng)輪廓模型基本的能 量表達(dá)式為
權(quán)利要求
一種靜態(tài)接觸角的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，采用數(shù)碼相機(jī)或CCD傳感器結(jié)合圖像材采集卡對(duì)料上的液滴進(jìn)行拍照，使用邊緣識(shí)別算法獲得液滴邊緣，然后用最小二乘擬合獲得液滴邊緣服從的曲線，根據(jù)所述曲線以及固、液、氣三者的交界點(diǎn)坐標(biāo)獲得接觸角。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述邊緣識(shí)別算法為基于水平集的幾何活 動(dòng)輪廓模型。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述邊緣識(shí)別算法獲得液滴邊緣后假設(shè)其 滿足圓方程，用基于Levenberg-Marquardt算法的最小二乘擬合進(jìn)行迭代獲得所述圓的方程。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，按照一定的迭代次數(shù)間隔對(duì)水平集迭代得 到的水珠邊緣曲線采用最小二乘擬合方法獲得圓方程參數(shù)，將曲線擬合誤差最小的圓作為 最終的水珠邊緣曲線，對(duì)應(yīng)的接觸角即為最終的接觸角。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種靜態(tài)接觸角的自動(dòng)檢測(cè)方法在滴水完成后使用數(shù)碼相機(jī)或CCD傳感器結(jié)合圖像采集卡在垂直于材料所在平面拍照獲得水珠圖像，針對(duì)該圖像使用基于水平集的幾何活動(dòng)輪廓模型方法獲得水珠邊緣；每隔一定的迭代次數(shù)時(shí)將水平集所得邊緣使用最小二乘擬合方法獲得圓參數(shù)，所得曲線誤差最小即為最終的水珠邊緣。根據(jù)這些參數(shù)獲得在固、液、氣三者交界點(diǎn)處的切線即可獲得靜態(tài)接觸角。本發(fā)明具有自動(dòng)獲得接觸角且準(zhǔn)確性高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N13/00GK101986134SQ20101028885
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者劉云鵬, 律方成, 徐志鈕, 李和明, 王勝輝 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)