微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法
专利汇可以提供微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了微米毛细管内气液两相动态驱替图像的 接触 角 获取方法，通过 显微镜 获取当前微米毛细管内气液两相动态驱替过程的图像再转 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坐标点；初步确定相界面和两个壁面的坐标点分布趋势，进而初步划分出分别构成相界面和两个壁面的坐标点；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和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，即得到相界面两端点处的接触角。本发明的优点在于鲁棒性强,测量结果稳定，具有较强容错性，对于 质量 不好的图像也能提供准确的测量结果。，下面是微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法专利的具体信息内容。
1.微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100，利用显微镜获取当前微米毛细管内气液两相动态驱替过程的图像，并传送至控制系统，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200，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300，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400，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，然后将其分别代入三次函数的一次导数中，即得到相界面两端点处的接触角。
2.根据权利要求1所述的接触角获取方法，其特征在于，
所述步骤100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110，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120，将所有像素值I(xi,yi)＝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130，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所述的接触角获取方法，其特征在于，
所述初步确定相界面和两个壁面的坐标点分布趋势的过程如下：
将坐标点序列上的任意一个坐标点(xi,yi)，与其在序列上相距m位的坐标点(xi+m,yi+m)按照下式进行比较：
Ei＝||xi-xi+m|-|yi-yi+m||
可得到相界面上的坐标点在x方向上的变化较弱，在y方向上变化较强，因此Ei≈m；而两个壁面上的坐标在x方向上的变化较强，在y方向上变化较弱，会有Ei≈m；而从两个壁面过渡到相界面的这部分边界点其在x方向和y方向上的变化基本相同Ei≈0。
4.根据权利要求1所述的接触角获取方法，其特征在于，
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310，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ET，其取值范围为1≤ET≤m，在所有坐标点中搜索满足Ei≤ET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320，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。
5.根据权利要求4所述的接触角获取方法，其特征在于，
还包括对坐标点排序时的顺序修正程序：
设置边界点序列的能量函数，由两个壁面的末端接触点坐标之间的区域且根据两个未端接触点坐标的纵坐标的差值确定极大值，即Emax＝|yD-yC|，再通过寻找单个最大值算法确定Ei＝Emax的坐标编号，设其编号为i＝imax，将坐标点序列中的第一坐标点分别与能量函数进行循环位移，将编号imax变成编号0，仍然是n+1个坐标点，从0开始编号，新的编号j和原编号i的关系为：
通过对排序的坐标点进行循环位移方式调整排序后，使得随着编号的递增，代表管道形边界图像的四个边界点依次出现。
6.根据权利要求1所述的接触角获取方法，其特征在于，
所述步骤400中，得到相界面两个端点的精确坐标的步骤如下：
步骤410，设构成相界面的第一个坐标点为P，最后一个坐标点为Q，用P至Q范围内所有坐标点进行三次多项式拟合，以横坐标x为因变量，纵坐标y为自变量，拟合得到弯月面形状的三次函数x＝fPQ(y)；
步骤420，设构成上壁面的第一个坐标点为D，最后一个坐标点为O；构成下壁面的第一个坐标点为R，最后一个坐标点为C；采用一次函数拟合，以横坐标y为因变量，纵坐标x为自变量，得到两条直线的表达式y＝kDOx+cDO及y＝kRCx+cRC，其中kDO和kRC为直线的斜率；
步骤430，根据拟合得到的三次函数及两条直线表达式，求解以下两个方程组；
即得到相界面上端点A的坐标(xA,yA)以及相界相下端点B的坐标(xB,yB)。
7.根据权利要求6所述的接触角获取方法，其特征在于，
获得接触角的过程如下：
根据相界面的拟合函数x＝fPQ(y)，将上端点A的坐标(xA,yA)以及下端点B的坐标(xB,yB)分别代入fPQ的一次导数中即可计算出接触角θA和θB：
8.根据权利要求7所述的接触角获取方法，其特征在于，
还包括倾斜修正程序：
设两个壁面的倾斜角度为上壁面和下壁面倾斜角度的平均值，即(arctankDO+arctankRC)/2；则修正后的接触角θA和θB为：
微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法
技术领域
背景技术
发明内容
后，设定一个能量阈值ET，其取值范围为1≤ET≤m，在所有坐标点中搜索满足Ei≤ET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；
具体实施方式
标，如图5所示，以方便后续对相界面、接触点和壁面等的识别。
后，设定一个能量阈值ET，其取值范围为1≤ET≤m，在所有坐标点中搜索满足Ei≤ET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；
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