CN103439224A - 一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法，包括如下步骤：S1将拍摄所得液滴图片导入AutoCAD环境中；S2测量图片中液滴的宽度x与高度h以及参照物宽度a；S3把x和h分别与a相除，得到相对值h’和x’；S4得出图中液滴体积；S5若液滴体积在6uL-15uL范围内，则进行下一步操作，否则重新拍摄液滴图片；S6得出液滴静态接触角。本发明处理方法直观，操作方便。

Description

一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法

技术领域

本发明涉及液滴测量领域，具体涉及一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法。

背景技术

憎水性是材料表面的关键性能。RTV和HTV材料具有良好的憎水性和憎水迁移性，它可以应用于电力行业，预防污闪事故发生。在科研实验与实际工作中，采用液滴与材料表面的接触角来表征材料的憎水性与憎水迁移性。在纺织行业中，接触角也用于表征拒水织物的拒水性。在材料工业中，接触角也可以研究吸附材料的吸附过程等等。由此可得，液滴与平面接触角的测量可广泛应用于高分子材料、金属材料、表面涂层等领域的研究，对研究材料表面性能有重要意义

目前，国内外测量平面接触角的代表性方法是静态接触角法（CA法）。静态接触角法的思路是通过相关仪器或高清相机拍摄水珠照片后，编写程序求出静态接触角。上述方法都需相关软件包或程序支持，如使用观测仪器Dropmeter测量，则需要使用DropMeter自带的软件包、若采用拟合法测量，则需要用matlab根据最小二乘法的思想拟合编写程序。由此可见，目前的用于测量水滴静态接触角的图片处理方法需要使用者有一定的数学基础和程序基础，而软件包或者程序又与测量仪器附在一起，设备昂贵，不具有经济实用性。而且，不能用于比较不同照片中水珠体积是否一致，且对于比较不同材料憎水性的场合精确度有所欠缺。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法，包括如下步骤：

S1将拍摄所得液滴图片导入AutoCAD环境中；

S2测量图片中液滴的宽度x与高度h以及参照物宽度a；

S3把x和h分别与a相除，得到相对值h’和x’；

S5若S4中得到液滴体积在6uL-15uL范围内，则进行下一步操作，否则重新拍摄水滴照片；

S6利用公式得出液滴静态接触角。

所述S1中液滴图片满足如下条件：

（1）图片中液滴前后水平面的分界线重合；

（2）图片中液滴与背景颜色具有区分度，且液滴在图片中面积应占5%以上；液滴边缘清晰；

（3）图片中液滴附近放置与液滴平行的参照物，参照物边缘清晰。

本发明的有益效果：

本发明处理方法直观，操作方便，不需要编写复杂的程序，容易实现。而且能够对比不同照片中水珠体积大小是否一致，对于测量少量样品接触角的情况下有较高的实用性。

附图说明

图1是本发明实施例拍摄所得液滴图片。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法，包括如下步骤：

S1将拍摄所得液滴图片导入AutoCAD环境中；

S2如图1所示，测量图片中液滴的宽度x与高度h以及参照物宽度a；

S3把x和h分别与a相除，得到相对值h’和x’；

S4利用公式 $v=\frac{4}{3}\mathrm{\π}{R}^3-\frac{\mathrm{\π}}{3}[{(2R-h^{\′})}^3+(2R-h^{\′})R],$ 得出图中液滴体积，其中

$R=\frac{x^2}{8h^{\′}}+0.5h^{\′}$

S5由多次试验得，液滴体积在6uL-15uL，采用本方法测出的水珠静态接触角最稳定。因此，若S4中得到水滴体积在6uL-15uL范围内，则进行下一步操作，否则重新拍摄液滴图片；

S6利用公式

得出液滴静态接触角。

如图1所示，所述S1中液滴图片满足如下条件：

（1）图片中液滴前后水平面的分界线重合，保证照片为水平拍摄，防止俯拍或仰拍造成x,h的测量误差；

（2）图片中液滴与背景颜色具有区分度，以精确区分液滴轮廓及边界，且液滴在图片中面积应占5%以上，防止拍摄距离过远，像素过低，测量误差增大；液滴边缘清晰，保证测量值x,h的示值误差在5%以内。

（3）图片中液滴附近放置与液滴平行的参照物，参照物边缘清晰。

若拍摄图片不满足以上条件，应重新拍照。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1将拍摄所得液滴图片导入AutoCAD环境中；

S2测量图片中液滴的宽度x与高度h以及参照物宽度a；

S3把x和h分别与a相除，得到相对值h’和x’；

S4利用公式

得出图中液滴体积，其中

$R=\frac{x^2}{{8h}^{\′}}+0.5h^{\′};$

S5若S4中得到水滴体积在6uL-15uL范围内，则进行下一步操作，否则重新拍摄液滴图片；

S6利用公式得出液滴静态接触角。

2.根据权利要求1所述的一种通过图像处理得到水滴静态接触角的方法，其特征在于，所述S1中液滴图片满足如下条件：

（1）图片中液滴前后水平面的分界线重合；

（2）图片中液滴与背景颜色具有区分度，且液滴在图片中面积应占5%以上；液滴边缘清晰；

（3）图片中液滴附近放置与液滴平行的参照物，参照物边缘清晰。

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