一种水滴角测量方法、装置以及系统与流程

1.本发明涉及测试测量及图像处理技术领域，特别是涉及一种水滴角测量方法、装置以及系统。


背景技术：

2.接触角又叫水滴角，是指在固、液、气三相的交界处，与液面相切的射线与固相平面的夹角。水滴角与液体的物理及化学性质相关，可以直接表征液体对固体的浸润性，液体的表界面张力等。
3.对水滴角进行测量需要使用到水滴角测量仪。水滴角测量仪的基本原理是将试液滴加到固体样品上，在试液的一侧提供光照作为背光，在试液的另一侧设置图像采集装置，图像采集装置采集到试液的图像后，通过图像分析计算得到水滴角。
4.在现有技术中，试液滴加到固体样品上之后，由于固体样品表面粗糙度或者滴加过程不稳定等原因，容易造成固体样品上的试液呈现出非圆的状态，使得摄像头无法准确地正对试液中心，导致计算得到的水滴角存在偏差。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述的问题，提供一种水滴角测量方法、装置以及系统。
6.本发明实施例是这样实现的，一种水滴角测量方法，所述水滴角测量方法包括：
7.向试样滴加试液，打开位于试液一侧的光源；
8.打开位于试液另一侧的摄像头，采集试液的第一图像；
9.由所述第一图像第一次判断试液是否左右对称；
10.若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，由所述第二图像第二次判断试液是否左右对称；
11.若第二次判断的结果为试液左右对称，则分别从第一图像以及第二图像中的固液气三相交点作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；
12.若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，输出测量得到的最大值以及最小值。
13.在其中一个实施例中，本发明提供了一种水滴角测量装置，包括所述水滴角测量装置包括：
14.试液滴加模块，用于向试样滴加试液，打开位于试液一侧的光源；
15.采集模块，用于打开位于试液另一侧的摄像头，采集试液的第一图像；
16.第一判断模块，用于由所述第一图像第一次判断试液是否左右对称；
17.第二判断模块，用于若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，由所述第二图像第二次判断试液是否左右对称；
18.均值测量模块，用于若第二次判断的结果为试液左右对称，则分别从第一图像以
及第二图像中的固液气三相交点作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；
19.范围测量模块，用于若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，输出测量得到的最大值以及最小值。
20.在其中一个实施例中，本发明提供了一种水滴角测量系统，包括所述水滴角测量系统包括：
21.水滴角测量仪，用于试样的放置、试液的滴加以及图像的采集；以及
22.图像处理装置，所述图像处理装置与所述水滴角测量仪通信，用于获取水滴角测量仪采集的图像并执行本发明所述的水滴角测量方法。
23.本发明提供的水滴角测量方法利用图像处理的方式，可以识别试液是否受固体表面的影响形成非圆的状态，并根据识别的结果采用不同的测量方式从而得到不同形态下试液的水滴角，克服了现有技术测量得到的单一结果受固体表面粗糙度影响大，测量结果波动大的问题，提高了水滴角测量的准确性。
附图说明
24.图1为一个实施例提供的水滴角测量方法的流程图；
25.图2为一个实施例提供的水滴角测量过程中采集到的图像；
26.图3为一个实施例中垂直线位非试液顶部中心的示意图；
27.图4为一个实施例中垂直线位试液顶部中心的示意图；
28.图5为一个实施例提供的水滴角测量装置的结体框图；
29.图6为一个实施例提供的水滴角测量系统的结构图；
30.图7为一个实施例提供的图像处理装置的内部结构框图。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
33.如图1所示，在一个实施例中，提出了一种水滴角测量方法，具体可以包括以下步骤：
34.步骤s100，向试样滴加试液，打开位于试液一侧的光源；
35.步骤s200，打开位于试液另一侧的摄像头，采集试液的第一图像；
36.步骤s300，由所述第一图像第一次判断试液是否左右对称；
37.步骤s400，若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，由所述第二图像第二次判断试液是否左右对称；
38.步骤s500，若第二次判断的结果为试液左右对称，则分别从第一图像以及第二图像中的固液气三相交点作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；
39.步骤s600，若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，输出测量得到的最大值以及最小值。
40.在本实施例中，测试时，试样被制作为平板状，放置于平台上，试液由水滴角测量仪的注射单元向试样上滴加设定体积或者质量的试样，通过测量固液气交界处所作的液相切线，由切线与固气边界的夹角可以得到水滴角。在本实施例中，试样平放，在试样的一侧(例如右则)设置有板状光源，板状光源可以作为拍摄所得图像的背景。在本实施例中，摄像头布置于试样的另一侧(例如试样的左侧)，优先地，摄像头的中心、试液中心以及光源中心位于同一直线上。摄像头的上下左右以及朝向均可以调整，从而可以获得更好的视角。
41.在本实施例中，通过对第一图像的识别处理可以判断试液形成的水滴是否左右对称。试液滴加到试样上之后，在试样上形成水滴状，若试样表面绝对光滑，理论上试液会形成圆形的水滴(从俯视角度观察)。但是若试样表面粗糙，则试液可能会形成椭圆等不规则的形状，则在试液与试样的不同接触位置测量得到的水滴角会不同。图2给出了第一图像或者第二图像的示意图。
42.在本实施例中，当第一图像的判断结果为试液左右对称时，将试样与试液共同旋转一个设定的角度，从另一个视角对试液进行图像采集，再次判断试液是否左右对称，此是为了防止在椭圆状态下，从椭圆的长轴或者短轴拍摄得到的图像无法真实反映试液是否为真实圆形的问题。在本实施例中，这里的设定角度可以选45度、120度、150度等，但不能为90度以及90度的整数倍。
43.在本实施例中，将试样以及试液旋转设定角度后，再次采集试液的第二图像，判断第二图像的左右对称性，从而最终确定试液是否为圆形。对于试液为圆形的情况，由第一图像以及第二图像可以分别得到两个水滴角，一共得到四个水滴角，由四个水滴角的均值可以得到最终的测量结果；而当第一次或者第二次判断的结果均为不对称时，可以通过测量得到水滴角的最大值以及最小值，经供参考。
44.本发明提供的水滴角测量方法利用图像处理的方式，可以识别试液是否受固体表面的影响形成非圆的状态，并根据识别的结果采用不同的测量方式从而得到不同形态下试液的水滴角，克服了现有技术测量得到的单一结果受固体表面粗糙度影响大，测量结果波动大的问题，提高了水滴角测量的准确性。
45.作为本发明的一个可选实施例，判断试液是否左右对称，包括：
46.由第一图像或者第二图像确定第一水滴角以及第二水滴角的大小；
47.判断第一水滴角与第二水滴角的偏差是否小于第一设定阈值，若否，则判断试液左右不对称；
48.若是，则判断第一水滴角与第二水滴角是否关于试液的中心线对称，若第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心线对称，则判断试液左右对称，若第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心线不对称，则判断试液左右不对称。
49.在本实施例中，上述用于判断试液是否左右对称的方式对第一图像以及第二图像均适用，本实施例以第一图像为例进行说明。
50.在本实施例中，由第一图像可以得到第一水滴角以及第二水滴角，这里的第一水滴角是指在第一图像中试液左侧形成的水滴角，第二水滴角是指在第一图像中试液右侧形成的水滴角。
51.在本实施例中，第一水滴角与第二水滴角的偏差等于两个角度的差值的绝对值与其中较大或者较一个角度的比值，第一设定阈值与测试的试样以及试液均有关，视所需要的测量精度而定，通常取0.1-0.2间。
52.作为本发明的一个可选实施例，所述由第一图像或者第二图像确定第一水滴角以及第二水滴角的大小，包括：
53.选定第一图像或者第二图像的最左侧一列像素，从上到下，计算选定的像素列上下相邻的两个像素的像素差，确定像素差最大的两个相邻像素得到气固交界像素；
54.计算得到的气固交界像素的右侧接邻像素的上下两个相邻像素的像素差，确定像素差最大的两个相邻像素；
55.在上一步骤中，判断确定出的像素差最大的两个相邻像素各自的接邻像素是否具有三种不同色值，若否，重复上一步骤；
56.若是，以该接邻像素具有三种不同色值的像素为第一角点作试液切线，由所作切线与气固交线的夹角得到第一水滴角；
57.选定第一图像或者第二图像的最右侧一列像素，从上到下，计算选定的像素列上下相邻的两个像素的像素差，确定像素差最大的两个相邻像素得到气固交界像素；
58.计算得到的气固交界像素的左侧接邻像素的上下两个相邻像素的像素差，确定像素差最大的两个相邻像素；
59.在上一步骤中，判断确定出的像素差最大的两个相邻像素各自的接邻像素是否具有三种不同色值，若否，重复上一步骤；
60.若是，以该接邻像素具有三种不同色值的像素为第二角点作试液切线，由所作切线与气固交线的夹角得到第二水滴角。
61.在本实施例中，像素差是指像素值的差；在rgb模式下，像素值分三个通道，在本发明中，可能将图像转换为灰度图像后进行处理，也可以直接使用三个通道像素值的均值或者总和来计算，当然，还可以每个通道分别计算，取计算结果的均值作为像素差，这些都是可以选用的具体方法，本发明对于选种何中方式不作具体限定。
62.在本实施例中，气固交界像素是指在选定列中像素差值最大的两个相邻像素。气固交界像素的左侧接邻像素是指与气固交界像素左侧边线或者角点接邻的像素，与气固交界像素共用左侧的边线以及角点，但不包括气固交界像素正上方以及正下方的像素。理论上气固交界线是水平线，但是由于试样表面粗糙的原因，使得在像素级别的视图中气固交界线并不完全为直线。通过计算右侧接邻像素的上下两个相邻像素的像素差可以对气固交界线进行拓展，找出全部的气固交界线构成像素。
63.在本实施例中，对于每一个找出的气固交界像素，判断该像素的所有接邻像素(共用边或者角点的像素)中是否具有三种不同色值，三种不同色值对应气固液三相，对于彩色图像，这里的色值可以用rgb三通道的值来表示，只有三通道的值分别相等才认为两种颜色相同；对于灰度图像，可以直接判断灰度值是否相等确定。
64.在本实施例中，可以理解，上述过程以第一水滴角的确定过程为例进行说明，对于
第二水滴角的确定过程参考上述内容，不同仅仅在于方向不一致，第一水滴角的确定过程对于像素的处理是从图像的左侧向右侧，而第二水滴角的确定过程对于像素的处理是从图像的右侧向左侧；当然，第一水滴角与第二水滴角确定过程中的对图像像素的处理方向也可以互换，
65.作为本发明的一个可选实施例，作试液切线具体包括以下步骤：
66.以角点为原点生成一条射线，其中，当角点为第一角点时，生成的射线水平向左，当角点为第二角点时，生成的射线水平向右；
67.使生成的射线绕所在的角点向上旋转，计算射线经过的像素中相邻两个像素的差值，判断所得差值是否小于第二设定阈值；
68.若所得差值均小于第二设定阈值，则继续旋转射线，否则停止旋转射线得到试液切线。
69.在本实施例中，这里的角点包括第一角点以及第二角点。在本实施例中，与前述实施例的不同在于，相邻像素指的是沿射线的方向，射线依次经过的两个像素，不完全等于上下或者左右相邻的两个像素。
70.在本实施例中，关于像素差的计算可以参前述相关实施例的说明，本实施例在此不再赘述。在本实施例中，这里的第二设定阈值随像素差的计算方式不同而不同，当采用rgb三通道数值之和计算时，第二设定阈值较大，采用灰度值或者rgb三通道数值的均值计算时第二设定阈值较小。在本实施例中，第二设定阈值可以设定为可选的最大值的0.05-0.15之间，这里可选的最大值被像素差的不同计算方式而不同，例如采用rgb三通道数值之和计算时，最大可选值为765，而采用灰度值时最大可选值为255，采用rgb三通道均值时最大可选值同样为255。
71.作为本发明的一个可选实施例，所述气固交线由同侧所有气固交界像素的中心点的拟合水平直线确定。
72.在本实施例中，以图像的左下角点为坐标原点，可以知，水平直线的方程为y＝b，通过计算可以得到b的值，从而得到拟合的水平直线。其中，yi为各个气固交界像素的中心点的高度即y值，m为气固交界像素的数量。
73.作为本发明的一个可选实施例，所述判断第一水滴角与第二水滴角是否关于试液的中心线对称，包括：
74.连接第一水滴角的角点与第二水滴角的角点得到一条线段；
75.过线段的中点作垂直线；
76.从上向下，计算垂直线经过的像素中相邻两个像素的像素差，判断所得的像素差是否大于第三设定阈值；
77.若所得像素差大于第三设定阈值，则对应的像素值较大的像素为气液交界像素；
78.判断垂直线两侧的气液交界像素相对于图像底部的高度是否相同且值最大，若否，则第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心线不对称；
79.若是，判断垂直线两侧具有相同高度的气液交界像素数量是否相同，若相同则第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心线对称。
80.在本实施例中，从上到下，垂直线会经过试液的顶部弧线，即气液交界线，通过计
算垂线经过的像素上下相邻两个像素的像素差，可以识别出气液交界像素，垂直线经过气液交界像素有两种情开形：第一种情形，垂直线经过气液交界像素的内部，此时这里的垂直线两侧的气液交界像素是指该垂直线穿过的气液交界像素的左侧以及右侧的两个气液交界像素；第二种情形，垂直线经过气液交界像素的像素边，即在垂直线的左侧及右侧各有一个气液交界像素，此时这里的垂直线两侧的气液交界像素是指这两个分位于垂直线两侧的像素。
81.在本实施例中，识别出气一个或者两个气液交界像素后，判断这两个气液交界像素相对于图像最底部边线的距离是否相等，若相等，则两个像素在同一水平线上，有可能为液相的顶部边线中心，若不相等，则说明此位置必不属于液相的顶部中心。在此基础上，进一步判断垂直线两侧具有最大高度值(相对于图像底部边线)的像素的数量是否相等，若相等则垂直线经过的位置为液相顶部中心，否则不是液相顶部中心。当垂直线经过液相顶部中心时，此时第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心左右对称。本实施例的过程可以区分如图3、图4所示的两种情况，从而准确找出试液的顶部中心。
82.在本实施例中，第三设定阈值的设定可以参考第一设定阈值，与像素差的计算方式有关，本实施例对此不再赘述。
83.作为本发明的一个可选实施例，所述通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，包括：
84.确定试液两侧的水滴角的大小，将试样与试液旋转角度a/n；
85.再次确定两侧的水滴角的大小，判断前次测量所得的较大的水滴角是否增大；
86.若是，增加n并重复以上步骤直至所得的较大的水滴角不再增大，若否，将试样与试液反向旋转角度a/n并重复以上步骤直至所得的较大的水滴角不再增大；
87.输出得到的水滴角的最大值；
88.将试样与试液复位，将试样与试液反向旋转角度a/n；
89.再次确定两侧的水滴角的大小，判断前次测量所得的较小的水滴角是否减小；
90.若是，增加n并重复以上步骤直至所得的较小的水滴角不再减小，若否，将试样与试液反向旋转角度a/n并重复以上步骤直至所得的较小的水滴角不再减小；
91.输出得到的水滴角的最小值；
92.其中：a为预设的角度值；n为试样与试液旋转的次数。
93.在本实施例中，确定水滴角的大小的方式是通过采用图像并对图像进行识别判断，此本发明前述相关实施例已经给出了具体的实现方式，本实施例在此不再赘述。
94.在本实施例中，通过上述方式，可以逐渐的减小角度调节的幅度，从而在可调的精度范围内逐渐找到水滴角的最大值与最小值。在本实施例中，可以理解，当a/n小于等于水滴角测量仪角度调整的最小值时，以水滴角测量仪的最小调整值为步距调整角度。
95.作为本发明的一个可选实施例，在第一图像以及第二图像中，固气液三相均具有不同的颜色。
96.在本实施例中，可以通过向试液添加颜色剂使试液具有特定颜色；而气相的颜色由拍摄到的光源决定，可以通过改变光源的颜色使图像中的气相具有特定颜色；而固相通常默认为黑色。通过将固气液三相设置为不同颜色可以提高识别的准确性。
97.如图5所示，本发明实施例还提供了一种水滴角测量装置，包括所述水滴角测量装
置包括：
98.试液滴加模块，用于向试样滴加试液，打开位于试液一侧的光源；
99.采集模块，用于打开位于试液另一侧的摄像头，采集试液的第一图像；
100.第一判断模块，用于由所述第一图像第一次判断试液是否左右对称；
101.第二判断模块，用于若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，由所述第二图像第二次判断试液是否左右对称；
102.均值测量模块，用于若第二次判断的结果为试液左右对称，则分别从第一图像以及第二图像中的固液气三相交点作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；
103.范围测量模块，用于若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，输出测量得到的最大值以及最小值。
104.在本实施例中，上述装置为本发明方法部分各步骤的模块化，关于各个模块的具体解释说明请参考本发明方法部分的内容，本实施例在此不再赘述。
105.如图6所示，本发明实施例还提供了一种水滴角测量系统，包括所述水滴角测量系统包括：
106.水滴角测量仪，用于试样的放置、试液的滴加以及图像的采集；以及
107.图像处理装置，所述图像处理装置与所述水滴角测量仪通信，用于获取水滴角测量仪采集的图像并执行本发明实施例任意一项所述的水滴角测量方法。
108.在本实施例中，水滴角测量仪为现有设备仪器，本发明利用水滴角测量仪的硬件设备，通过改进图像处理部分的处理方法，可以识别试液是否受固体表面的影响形成非圆的状态，并根据识别的结果采用不同的测量方式从而得到不同形态下试液的水滴角，克服了现有技术测量得到的单一结果受固体表面粗糙度影响大，测量结果波动大的问题，提高了水滴角测量的准确性。
109.图7示出了一个实施例中图像处理装置的内部结构图。如图7所示，该图像处理装置包括该图像处理装置包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该图像处理装置的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现本发明实施例提供的水滴角测量方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行本发明实施例提供的水滴角测量方法。图像处理装置的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，图像处理装置的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是图像处理装置外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
110.本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的图像处理装置的限定，具体的图像处理装置可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
111.在一个实施例中，本发明实施例提供的水滴角测量装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图7所示的图像处理装置上运行。图像处理装置的存储器中可
存储组成该水滴角测量装置的各个程序模块，比如，图6所示的试液滴加模块、采集模块、第一判断模块、第二判断模块、均值测量模块和范围测量模块。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本发明各个实施例的水滴角测量方法中的步骤。
112.例如，图7所示的图像处理装置可以通过如图6所示的水滴角测量装置中的试液滴加模块执行步骤s100；图像处理装置可通过采集模块执行步骤s200；图像处理装置可通过第一判断模块执行步骤s300；图像处理装置可通过第二判断模块执行步骤s400；图像处理装置可通过均值测量模块执行步骤s500；图像处理装置可通过范围测量模块执行步骤s600。
113.在一个实施例中，提出了一种图像处理装置，所述图像处理装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
114.向试样滴加试液，打开位于试液一侧的光源；
115.打开位于试液另一侧的摄像头，采集试液的第一图像；
116.由所述第一图像第一次判断试液是否左右对称；
117.若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，由所述第二图像第二次判断试液是否左右对称；
118.若第二次判断的结果为试液左右对称，则分别从第一图像以及第二图像中的固液气三相交点作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；
119.若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，输出测量得到的最大值以及最小值。
120.在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
121.向试样滴加试液，打开位于试液一侧的光源；
122.打开位于试液另一侧的摄像头，采集试液的第一图像；
123.由所述第一图像第一次判断试液是否左右对称；
124.若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，由所述第二图像第二次判断试液是否左右对称；
125.若第二次判断的结果为试液左右对称，则分别从第一图像以及第二图像中的固液气三相交点作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；
126.若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，输出测量得到的最大值以及最小值。
127.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流
或者交替地执行。
128.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
129.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
130.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种水滴角测量方法，其特征在于，所述水滴角测量方法包括：向试样滴加试液，打开位于试液一侧的光源；打开位于试液另一侧的摄像头，采集试液的第一图像；由所述第一图像第一次判断试液是否左右对称；若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，由所述第二图像第二次判断试液是否左右对称；若第二次判断的结果为试液左右对称，则分别从第一图像以及第二图像中的固液气三相交点作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，输出测量得到的最大值以及最小值。2.根据权利要求1所述的水滴角测量方法，其特征在于，判断试液是否左右对称，包括：由第一图像或者第二图像确定第一水滴角以及第二水滴角的大小；判断第一水滴角与第二水滴角的偏差是否小于第一设定阈值，若否，则判断试液左右不对称；若是，则判断第一水滴角与第二水滴角是否关于试液的中心线对称，若第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心线对称，则判断试液左右对称，若第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心线不对称，则判断试液左右不对称。3.根据权利要求2所述的水滴角测量方法，其特征在于，所述由第一图像或者第二图像确定第一水滴角以及第二水滴角的大小，包括：选定第一图像或者第二图像的最左侧一列像素，从上到下，计算选定的像素列上下相邻的两个像素的像素差，确定像素差最大的两个相邻像素得到气固交界像素；计算得到的气固交界像素的右侧接邻像素的上下两个相邻像素的像素差，确定像素差最大的两个相邻像素；在上一步骤中，判断确定出的像素差最大的两个相邻像素各自的接邻像素是否具有三种不同色值，若否，重复上一步骤；若是，以该接邻像素具有三种不同色值的像素为第一角点作试液切线，由所作切线与气固交线的夹角得到第一水滴角；选定第一图像或者第二图像的最右侧一列像素，从上到下，计算选定的像素列上下相邻的两个像素的像素差，确定像素差最大的两个相邻像素得到气固交界像素；计算得到的气固交界像素的左侧接邻像素的上下两个相邻像素的像素差，确定像素差最大的两个相邻像素；在上一步骤中，判断确定出的像素差最大的两个相邻像素各自的接邻像素是否具有三种不同色值，若否，重复上一步骤；若是，以该接邻像素具有三种不同色值的像素为第二角点作试液切线，由所作切线与气固交线的夹角得到第二水滴角。4.根据权利要求3所述的水滴角测量方法，其特征在于，作试液切线具体包括以下步骤：以角点为原点生成一条射线，其中，当角点为第一角点时，生成的射线水平向左，当角
点为第二角点时，生成的射线水平向右；使生成的射线绕所在的角点向上旋转，计算射线经过的像素中相邻两个像素的差值，判断所得差值是否小于第二设定阈值；若所得差值均小于第二设定阈值，则继续旋转射线，否则停止旋转射线得到试液切线。5.根据权利要求3所述的水滴角测量方法，其特征在于，所述气固交线由同侧所有气固交界像素的中心点的拟合水平直线确定。6.根据权利要求2所述的水滴角测量方法，其特征在于，所述判断第一水滴角与第二水滴角是否关于试液的中心线对称，包括：连接第一水滴角的角点与第二水滴角的角点得到一条线段；过线段的中点作垂直线；从上向下，计算垂直线经过的像素中相邻两个像素的像素差，判断所得的像素差是否大于第三设定阈值；若所得像素差大于第三设定阈值，则对应的像素值较大的像素为气液交界像素；判断垂直线两侧的气液交界像素相对于图像底部的高度是否相同且值最大，若否，则第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心线不对称；若是，判断垂直线两侧具有相同高度的气液交界像素数量是否相同，若相同则第一水滴角与第二水滴角关于试液的中心线对称。7.根据权利要求1所述的水滴角测量方法，其特征在于，所述通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，包括：确定试液两侧的水滴角的大小，将试样与试液旋转角度a/n；再次确定两侧的水滴角的大小，判断前次测量所得的较大的水滴角是否增大；若是，增加n并重复以上步骤直至所得的较大的水滴角不再增大，若否，将试样与试液反向旋转角度a/n并重复以上步骤直至所得的较大的水滴角不再增大；输出得到的水滴角的最大值；将试样与试液复位，将试样与试液反向旋转角度a/n；再次确定两侧的水滴角的大小，判断前次测量所得的较小的水滴角是否减小；若是，增加n并重复以上步骤直至所得的较小的水滴角不再减小，若否，将试样与试液反向旋转角度a/n并重复以上步骤直至所得的较小的水滴角不再减小；输出得到的水滴角的最小值；其中：a为预设的角度值；n为试样与试液旋转的次数。8.根据权利要求1所述的水滴角测量方法，其特征在于，在第一图像以及第二图像中，固气液三相均具有不同的颜色。9.一种水滴角测量装置，其特征在于，包括所述水滴角测量装置包括：试液滴加模块，用于向试样滴加试液，打开位于试液一侧的光源；采集模块，用于打开位于试液另一侧的摄像头，采集试液的第一图像；第一判断模块，用于由所述第一图像第一次判断试液是否左右对称；第二判断模块，用于若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，由所述第二图像第二次判断试液是否左右对称；均值测量模块，用于若第二次判断的结果为试液左右对称，则分别从第一图像以及第
二图像中的固液气三相交点作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；范围测量模块，用于若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，通过控制试样与试液的转动角度确定水滴角的最大值以及最小值，输出测量得到的最大值以及最小值。10.一种水滴角测量系统，其特征在于，包括所述水滴角测量系统包括：水滴角测量仪，用于试样的放置、试液的滴加以及图像的采集；以及图像处理装置，所述图像处理装置与所述水滴角测量仪通信，用于获取水滴角测量仪采集的图像并执行权利要求1-8任意一项所述的水滴角测量方法。

技术总结
本发明涉及测试测量及图像处理技术领域，特别是涉及一种水滴角测量方法、装置以及系统，所述方法包括：向试样滴加试液，打开光源；打开摄像头，采集试液的第一图像；第一次判断试液是否左右对称；若第一次判断的结果为试液左右对称，使试样及试液旋转一个设定角度，采集试液的第二图像，第二次判断试液是否左右对称；若第二次判断的结果为试液左右对称，则作试液的切线，由切线与试样平面的夹角得到四个水滴角，由四个水滴角的均值得到水滴角测量值；若第一次或者第二次判断的结果为试液左右不对称，输出测量得到的最大值以及最小值。本发明结合试液的对称性提高水滴角测量的准确性，通过图像识别的方式自动计算水滴角，减少人工操作的误差。人工操作的误差。人工操作的误差。


技术研发人员：张标 刘哲 吴月辉 田波 刘文杰
受保护的技术使用者：帝泊尔计量检测研究院（深圳）有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/13