液滴形貌提取与接触角计算软件的研发.doc
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液滴形貌提取与接触角计算软件的研发,页数 72 字数 25224摘要疏水性复合薄膜是一种极具应用潜力的新型功能材料，可以应用于各类光学、医疗设备，玻璃器材、容器的防水、防腐蚀等[1]。在研究疏水薄膜表面疏水性能时，往往要涉及接触角这个概念，因为接触角大小是判断防水性能优劣的主要衡量指标，而且疏水性薄膜对液体的接触角反映了...
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液滴形貌提取与接触角计算软件的研发
页数 72 字数 25224
摘要
疏水性复合薄膜是一种极具应用潜力的新型功能材料，可以应用于各类光学、医疗设备，玻璃器材、容器的防水、防腐蚀等[1]。在研究疏水薄膜表面疏水性能时，往往要涉及接触角这个概念，因为接触角大小是判断防水性能优劣的主要衡量指标，而且疏水性薄膜对液体的接触角反映了薄膜疏水性能的优劣。
接触角是指在固体水平平面上滴一液滴（水），固体表面上的固-液-气三相交界点处，其气—液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所形成的角。因此，能否较为准确地测量接触角，成为确定表面张力大小的关键所在[2]。
目前世界各国均致力于开发新型的接触角测量仪，力求达到测量精确、操作方便、结构简单、便于携带安装的要求。如德国DATAPHYSICS仪器有限公司的OCA系列、DCAT系列、SVT系列和PCA系列接触角测量仪/表面张力仪，芬兰KSV公司Sigma 700型高级表面张力扩展系统模块式的表面张力/接触角仪，以及英国Binder仪器有限公司出产的SEO-Alpha 100 轻便型接触角测量分析仪等[3]。
国内生产的测量接触角的仪器主要有JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪和JY-82型接触角测量仪两种。JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪是在JC98A型的基础上改进的接触角测量仪，主要用于测量液体对固体的浸润性，也可测量外相为液体的接触角。该仪器对石油、印染、医药、喷涂、选矿等行业的科研生产有非常重要的应用。JC2000A测量接触角的方法主要有量角法和量高法，采用的是人工鼠标点取的方法确定特殊点。JY-82可以测定各种液体对板材及丝的接触角，粉状物体在压固后也可以测量，并能方便的进行直读与照明。测试方法有：液滴法、倾斜板法，插入法，悬滴法，转落法[2] [4]。
与国外的同领域产品相比，国内接触角测量仪的最大缺陷就是人工误差大，测量接触角不准确。造成这一后果的原因有两个，一是缺乏高精度的图像处理软件支持；另外一个是无法实现计算机自动计算，都必须人工操作。
目前，国内的很多院校和科研院所都在研究憎水性纳米复合涂层，并取得了很多成果，但对于研制的薄膜产品在国内往往无法精确测量其憎水性，大部分都是使用国外测量设备。本次设计主要是在JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪的硬件基础上，为接触角测量仪开发图像处理软件，使之能够处理拍摄图像，对图像进行形貌提取，并能够通过计算机自动检测所需点自动进行接触角计算，避免人工误差。本软件的研制与开发可弥补国内同类设备技术处理上的空缺，并提高设备测量精度，降低仪器整体成本，因此具有很广阔的应用前景和市场前景。
本次毕业设计的主要任务是编写液滴形貌提取及自动计算接触角的应用程序软件，使之能够提取出液滴形貌，并能够自动的精确的计算接触角。
目录
1绪论 2
1.1引言 2
1.2 测量原理概述 3
1.2.1 接触角的定义 3
1.2.2润 湿 4
1.2.3 接触角物理测量方法的分类 6
1.3数字图像简介 7
1.3.1 数字图像的基本原理 7
1.3.2 像素 8
1.3.3 分辨率 8
1.3.4 位图 8
1.3.5 灰度图像处理 8
1.3.6 灰度图像的直方图 9
1.4 研发内容 9
1.4.1 图像分割 9
1.4.2边界提取 10
1.4.3 接触角的测量 10
1.5 程序语言选择 10
2 软件的开发环境 12
3 软件开发过程 13
3.1 图像分割 13
3.1.1切片法（门限值法） 14
3.1.2 阈值法 14
3.1.3 等灰度片二值化 16
3.2.4 线形二值化 17
3.2边界提取 17
3.2.1 四邻域法 18
2.3.3 全局检验法 20
3.3接触角计算 20
3.3.1 量高法 20
3.3.2 模拟圆法 21
3.3.3采用计算机自动检测出两种方法中所需的三点 22
3.4 应用程序界面设计 22
3.5 用SETUP工程发布应用程序 23
4实验结果与讨论 25
4.1 两种图像处理方法比较： 25
4.1.1 图像处理步骤比较 25
4.1.2形貌提取效果比较 26
4.2 三种测量方法比较： 27
4.3 精度分析 28
4.4 其他影响因素 31
5 结论 33
致谢 34
参 考 文 献 35
附录1 2001级本科毕业论文开题报告 37
附录2 2001级本科毕业论文中期检查报告 41
附录3 源程序代码 43
附录4 外文翻译 66
参 考 文 献
【1】 许岗,溶胶凝胶法制备SiO2憎水性薄膜，研究生毕业论文
【2】 JC2000A说明书,上海中晨技术有限公司
【3】 JY-82说明书，
【4】 臧瑾光 物理化学试验 北京理工大学出版社
页数 72 字数 25224
摘要
疏水性复合薄膜是一种极具应用潜力的新型功能材料，可以应用于各类光学、医疗设备，玻璃器材、容器的防水、防腐蚀等[1]。在研究疏水薄膜表面疏水性能时，往往要涉及接触角这个概念，因为接触角大小是判断防水性能优劣的主要衡量指标，而且疏水性薄膜对液体的接触角反映了薄膜疏水性能的优劣。
接触角是指在固体水平平面上滴一液滴（水），固体表面上的固-液-气三相交界点处，其气—液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所形成的角。因此，能否较为准确地测量接触角，成为确定表面张力大小的关键所在[2]。
目前世界各国均致力于开发新型的接触角测量仪，力求达到测量精确、操作方便、结构简单、便于携带安装的要求。如德国DATAPHYSICS仪器有限公司的OCA系列、DCAT系列、SVT系列和PCA系列接触角测量仪/表面张力仪，芬兰KSV公司Sigma 700型高级表面张力扩展系统模块式的表面张力/接触角仪，以及英国Binder仪器有限公司出产的SEO-Alpha 100 轻便型接触角测量分析仪等[3]。
国内生产的测量接触角的仪器主要有JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪和JY-82型接触角测量仪两种。JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪是在JC98A型的基础上改进的接触角测量仪，主要用于测量液体对固体的浸润性，也可测量外相为液体的接触角。该仪器对石油、印染、医药、喷涂、选矿等行业的科研生产有非常重要的应用。JC2000A测量接触角的方法主要有量角法和量高法，采用的是人工鼠标点取的方法确定特殊点。JY-82可以测定各种液体对板材及丝的接触角，粉状物体在压固后也可以测量，并能方便的进行直读与照明。测试方法有：液滴法、倾斜板法，插入法，悬滴法，转落法[2] [4]。
与国外的同领域产品相比，国内接触角测量仪的最大缺陷就是人工误差大，测量接触角不准确。造成这一后果的原因有两个，一是缺乏高精度的图像处理软件支持；另外一个是无法实现计算机自动计算，都必须人工操作。
目前，国内的很多院校和科研院所都在研究憎水性纳米复合涂层，并取得了很多成果，但对于研制的薄膜产品在国内往往无法精确测量其憎水性，大部分都是使用国外测量设备。本次设计主要是在JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪的硬件基础上，为接触角测量仪开发图像处理软件，使之能够处理拍摄图像，对图像进行形貌提取，并能够通过计算机自动检测所需点自动进行接触角计算，避免人工误差。本软件的研制与开发可弥补国内同类设备技术处理上的空缺，并提高设备测量精度，降低仪器整体成本，因此具有很广阔的应用前景和市场前景。
本次毕业设计的主要任务是编写液滴形貌提取及自动计算接触角的应用程序软件，使之能够提取出液滴形貌，并能够自动的精确的计算接触角。
目录
1绪论 2
1.1引言 2
1.2 测量原理概述 3
1.2.1 接触角的定义 3
1.2.2润 湿 4
1.2.3 接触角物理测量方法的分类 6
1.3数字图像简介 7
1.3.1 数字图像的基本原理 7
1.3.2 像素 8
1.3.3 分辨率 8
1.3.4 位图 8
1.3.5 灰度图像处理 8
1.3.6 灰度图像的直方图 9
1.4 研发内容 9
1.4.1 图像分割 9
1.4.2边界提取 10
1.4.3 接触角的测量 10
1.5 程序语言选择 10
2 软件的开发环境 12
3 软件开发过程 13
3.1 图像分割 13
3.1.1切片法（门限值法） 14
3.1.2 阈值法 14
3.1.3 等灰度片二值化 16
3.2.4 线形二值化 17
3.2边界提取 17
3.2.1 四邻域法 18
2.3.3 全局检验法 20
3.3接触角计算 20
3.3.1 量高法 20
3.3.2 模拟圆法 21
3.3.3采用计算机自动检测出两种方法中所需的三点 22
3.4 应用程序界面设计 22
3.5 用SETUP工程发布应用程序 23
4实验结果与讨论 25
4.1 两种图像处理方法比较： 25
4.1.1 图像处理步骤比较 25
4.1.2形貌提取效果比较 26
4.2 三种测量方法比较： 27
4.3 精度分析 28
4.4 其他影响因素 31
5 结论 33
致谢 34
参 考 文 献 35
附录1 2001级本科毕业论文开题报告 37
附录2 2001级本科毕业论文中期检查报告 41
附录3 源程序代码 43
附录4 外文翻译 66
参 考 文 献
【1】 许岗,溶胶凝胶法制备SiO2憎水性薄膜，研究生毕业论文
【2】 JC2000A说明书,上海中晨技术有限公司
【3】 JY-82说明书，
【4】 臧瑾光 物理化学试验 北京理工大学出版社
