液滴體積的測量方法和測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種液滴體積的測量方法和測量系統(tǒng)，其中，該方法包括：圖像平滑步驟，其用于減少噪聲；計算梯度幅度和方向步驟；非極大值抑制步驟，其用于對幅值圖像中的屋脊帶進(jìn)行細(xì)化，只保留幅值局部變化最大的像素點(diǎn)；雙閾值處理和邊緣連接步驟，其用于去除虛假邊緣并將真正邊緣連接起來；圖像細(xì)化步驟，其用于得到圖像邊緣為單像素級別的圖像，從而得到液滴外圍輪廓；最后根據(jù)所述液滴外圍輪廓，得到液滴的體積。采用本發(fā)明提供的方法，提高了液滴體積的測量精度。
【專利說明】液滴體積的測量方法和測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，尤其是涉及一種液滴體積的測量方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前測量液滴的方法主要有兩種。其中一種是擬合法(參見:徐志鈕律方成等，考慮液滴體積的接觸角擬合算法[J]，高壓電技術(shù)，2010年6期)，即用一個圓來等效液滴的輪廓，然后計算出圓的體積。由于液滴本身并不是圓形的，所以這種方法計算出的液滴體積偏差較大。這種方法簡單易懂，易于實(shí)現(xiàn)，當(dāng)液體體積很小時適用性較好；但對于液滴體積較大的情況，不太適用，因而不具有通用性。在本領(lǐng)域中，還常根據(jù)液滴的輪廓邊緣計算出液滴的體積(參見:宋晴，張國雄等，圖像處理技術(shù)用于計算液滴體積[J]，光學(xué)技術(shù)，2004年30卷3期):首先利用Sobel算子對灰度圖進(jìn)行邊緣檢測，得到灰度變化劇烈的區(qū)域，該區(qū)域包括液滴的真實(shí)輪廓、干擾噪聲及由于液滴反光造成的內(nèi)部虛假輪廓；然后，進(jìn)行閾值化處理，根據(jù)統(tǒng)計直方圖合理選擇域值，去除干擾噪聲；再通過對二值圖的連通區(qū)域標(biāo)記算法處理，將圖像中各個連通區(qū)域通過標(biāo)記成不同的標(biāo)號來區(qū)分開來，選擇區(qū)域中面積最大的區(qū)域，濾除由于反光造成的內(nèi)部虛假輪廓以及噪聲，提高了系統(tǒng)獲取邊緣輪廓的魯棒性；最后，進(jìn)行外圍邊緣線提取，并采用類似矩形積分的方式來計算體積。這種方法雖然給出了利用圖像處理技術(shù)計算液滴體積的一般方法，而且效果良好。但是，由于需要測算多個參變量，因而實(shí)際應(yīng)用中很難保證體積計算結(jié)果的精確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種測量精度高的液滴體積測量方法。此外，還提供一種液滴體積測量系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種液滴體積的測量方法，該方法包括:
[0005]圖像平滑步驟，其用于減少噪聲，以得到平滑圖像f\(x，y)；
[0006]計算梯度幅度和方向步驟；
[0007]非極大值抑制步驟，用于對幅值圖像中的屋脊帶進(jìn)行細(xì)化，只保留幅值圖像中幅值局部變化最大的像素點(diǎn)；
[0008]雙閾值處理和邊緣連接步驟，用于去除虛假邊緣并將真正邊緣連接起來，得到液滴邊緣圖像；
[0009]圖像細(xì)化步驟，用于得到圖像邊緣為單像素級別的圖像，從而得到液滴外圍輪廓；
[0010]根據(jù)所述液滴外圍輪廓，得到以像素為單位的液滴高度H、每一行的像素個數(shù)，以
及橫截面直徑，通過以下公式得到液滴的體積:
【權(quán)利要求】
1.一種液滴體積的測量方法，其特征在于，該方法包括: 圖像平滑步驟，其用于減少噪聲，以得到平滑圖像fiUy)； 計算梯度幅度和方向步驟； 非極大值抑制步驟，用于對幅值圖像中的屋脊帶進(jìn)行細(xì)化，只保留幅值圖像中幅值局部變化最大的像素點(diǎn)； 雙閾值處理和邊緣連接步驟，用于去除虛假邊緣并將真正邊緣連接起來，得到液滴邊緣圖像； 圖像細(xì)化步驟，用于得到圖像邊緣為單像素級別的圖像，從而得到液滴外圍輪廓； 根據(jù)所述液滴外圍輪廓，得到以像素為單位的液滴高度H、每一行的像素個數(shù)，以及橫截面直徑，通過以下公式得到液滴的體積:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴體積的測量方法，其特征在于，所述圖像平滑步驟是指將原始圖像與高斯函數(shù)進(jìn)行卷積處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴體積的測量方法，其特征在于，在所述計算梯度幅度和方向步驟中，設(shè)二維高斯函數(shù)的X方向和y方向的一階導(dǎo)數(shù)如公式(I)所示:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴體積的測量方法，其特征在于，所述非極大值抑制步驟包括:確定像素點(diǎn)(x，y)的梯度方向0 (x，y)的范圍；將所述梯度方向0 (x，y)的變化范圍分為4個扇區(qū)；將所述像素點(diǎn)(X，y)處的所述梯度幅度M(X，y)與所述梯度方向0 (x, y)所在扇區(qū)的兩個相鄰像素點(diǎn)的梯度幅度值進(jìn)行比較，如果所述像素點(diǎn)(x，y)處的所述梯度幅度M(x，y)小于等于該像素點(diǎn)(x，y)梯度方向所在扇區(qū)的兩個相鄰點(diǎn)的梯度幅度值，則所述像素點(diǎn)(x，y)標(biāo)記為非邊緣點(diǎn)，將所述M(x，y)賦值為O ;否則，所述像素點(diǎn)(x，y)標(biāo)記為候選邊緣點(diǎn)，所述M(x，y)的值保持不變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴體積的測量方法，其特征在于，在所述雙閾值處理和邊緣連接步驟中，由幅值圖像的累積直方圖得到一個高閾值Th，然后得到一個低閾值T1 =0.4Th;對經(jīng)過所述非極大值抑制步驟處理后的圖像中的每一像素點(diǎn)(x，y)進(jìn)行檢測，如果(x，y)梯度幅度值大于高閾值Th，則認(rèn)為該像素點(diǎn)一定為邊緣點(diǎn)；如果像素點(diǎn)(x，y)的梯度幅度值小于低閾值T1，則認(rèn)為該像素點(diǎn)一定不是邊緣點(diǎn)；對于梯度幅度值處于兩個閾值之間的像素點(diǎn)，則看該像素點(diǎn)的八個鄰接像素點(diǎn)里有沒有大于高閾值的像素點(diǎn)，如果有，那么該像素點(diǎn)是邊緣，否則就不是邊緣；最后，將雙閾值處理后的真正邊緣連接起來。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴體積的測量方法，其特征在于，所述圖像細(xì)化步驟是指基于索引表的細(xì)化方法，其根據(jù)欲細(xì)化像素點(diǎn)的八個鄰域的情況查所述索引表，來決定該像素點(diǎn)是否應(yīng)該刪除。
7.一種液滴體積測量系統(tǒng)，其包括帶有鏡頭的CCD相機(jī)、計算機(jī)；所述計算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求I所述的方法。`
【文檔編號】G01B11/00GK103673872SQ201210333220
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月10日
【發(fā)明者】于強(qiáng), 童方圓 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心