专利名称：一种静态接触角的自动检测方法
技术领域：
本发明属于材料性能测试领域，涉及一种静态接触角的自动检测方法。
背景技术：
污闪在电力系统外绝缘频繁发生，影响了电力系统的正常运行。基于高温 硫化硅橡胶材料的复合绝缘子和基于室温硫化硅橡胶材料的RTV (Room Temperature Vulcanization)防污涂层被认为是抑制电力系统污闪的有效措施，因此在电力系统外绝缘 中有着广泛的应用。硅橡胶能抑制污闪的主要原因是它具有较强的憎水性和憎水迁移特 性，硅橡胶材料这两种特性受各种因素影响的情况对电力系统污闪的抑制有非常重要的意 义。基于静态接触角法的憎水性研究的关键问题之一就是静态接触角的准确获得，但 直接根据图像准确获得接触角并不容易。一种方法是通过量角器直接测量水珠的静态接触 角，但由于测量静态接触角时水珠较小，而人的肉眼对切线的分辨力有限，致使测量结果精 确度有限且受人为因素影响较大。随着数码相机的普及和分辨率的提高，根据拍得水珠图像而计算静态接触角方法 的研究正逐步开展。可用常规边缘算子的一种，即Sobel边缘算子，对水珠图像进行边缘检 测，然后根据灰度阈值二值化处理以上结果，再进行外围轮廓处理，最后根据水珠边缘服从 的方程基于牛顿法获得水珠参数进而获得静态接触角。但水平线的获得比较困难，同时基 于常规的边缘算子获得水珠边缘抗干扰能力较差，对图像的拍摄提出了较高的要求。可用 常规的边缘算子获得水珠边缘后再使用多项式拟合获得气、液、固交界处曲线方程进而获 得静态接触角，与Sobel边缘算子方法类似，由于图像拍摄时各种不确定性因素影响较大， 常规的边缘检测算子对真实水珠图像的边缘识别效果较差，同时该方法对气、液、固交界处 边缘点提出了很高的要求，而该处正是图像中容易模糊之处，而且仅仅利用该区域并没有 很好地利用水珠的整个边缘信息。可使用Snake方法获得水珠的边缘，然后获得静态接触 角。Snake方法根据图像信息，基于能量最小化原理能自动获得水珠边缘曲线，但实际使用 过程发现，在没有手动选择边缘附近点的情况下，即使对于边缘很清晰的图像，该方法试图 不借助任何其它信息而自动获得边缘往往不能成功，需要通过在水珠边缘非常近的地方选 择几个点后才能成功自动获得水珠边缘，如果手动选择的初始点距离实际边缘有一定距离 则Snake方法往往不能成功。如果针对边缘不是特别清晰、没有倒影的水珠图像往往难以 成功获得水珠边缘。综上所述，以上方法或者不能自动获得水珠边缘，或者自动获得水珠边缘时抗干 扰能力仍不强，实用性较差。

发明内容
为解决上述技术存在的不能自动获得水珠边缘或者自动获得水珠边缘时抗干扰 能力仍不强、实用性较差的问题，本发明提供了一种自动的高精确度的水珠静态接触角测
3量方法。本发明是通过如下技术方案实现的采用数码相机或CCD传感器结合图像材采集卡对料上的液滴进行拍照，使用边缘 识别算法获得液滴边缘，然后用最小二乘拟合获得液滴边缘服从的曲线，根据所述曲线以 及固、液、气三者的交界点坐标获得接触角。所述边缘识别算法为基于水平集的几何活动轮廓模型，该活动轮廓模型基本的能 量表达式为
权利要求
一种静态接触角的自动检测方法，其特征在于，采用数码相机或CCD传感器结合图像材采集卡对料上的液滴进行拍照，使用边缘识别算法获得液滴边缘，然后用最小二乘拟合获得液滴边缘服从的曲线，根据所述曲线以及固、液、气三者的交界点坐标获得接触角。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边缘识别算法为基于水平集的几何活 动轮廓模型。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边缘识别算法获得液滴边缘后假设其 满足圆方程，用基于Levenberg-Marquardt算法的最小二乘拟合进行迭代获得所述圆的方程。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按照一定的迭代次数间隔对水平集迭代得 到的水珠边缘曲线采用最小二乘拟合方法获得圆方程参数，将曲线拟合误差最小的圆作为 最终的水珠边缘曲线，对应的接触角即为最终的接触角。
全文摘要
本发明提供了一种静态接触角的自动检测方法在滴水完成后使用数码相机或CCD传感器结合图像采集卡在垂直于材料所在平面拍照获得水珠图像，针对该图像使用基于水平集的几何活动轮廓模型方法获得水珠边缘；每隔一定的迭代次数时将水平集所得边缘使用最小二乘拟合方法获得圆参数，所得曲线误差最小即为最终的水珠边缘。根据这些参数获得在固、液、气三者交界点处的切线即可获得静态接触角。本发明具有自动获得接触角且准确性高、抗干扰能力强的优点。
文档编号G01N13/00GK101986134SQ20101028885
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者刘云鹏, 律方成, 徐志钮, 李和明, 王胜辉 申请人:华北电力大学(保定)