顶视型光学接触角测量仪的校准与图像处理技巧

 

　　一、校准：确保测量的基准准确性

 

　　校准是顶视法测量的前提，核心目标是消除系统误差，建立像素与实际尺寸的可靠映射关系。首先需进行硬件校准：使用标准长度标尺（如微米级刻度玻片）拍摄图像，通过软件标定功能将像素尺寸转换为实际物理单位（如μm/像素），确保不同放大倍数下的尺度一致性。其次需光源与相机参数校准：顶视法对光照均匀性敏感，需调节环形光源或同轴光源的亮度与角度，避免液滴边缘因阴影或过曝导致轮廓失真；同时固定相机曝光时间、增益等参数，减少环境光波动对成像的影响。此外，液滴体积校准也不可忽视——对于微量注射系统控制的液滴，需通过称重法或已知体积的微升级标准液滴验证注射精度，避免因体积偏差导致接触角计算误差。

 

　　二、图像处理：提取真实轮廓的关键

 

　　顶视图像的液滴轮廓易受噪声、边缘模糊干扰，需通过针对性处理凸显特征。第一步为图像预处理：采用高斯滤波或中值滤波平滑噪声，同时保留边缘细节；若背景存在杂散光，可通过阈值分割或形态学运算（如开运算）去除非液滴区域。第二步为边缘检测：优先选择亚像素级边缘提取算法（如Canny算子结合多项式拟合），提升轮廓定位精度；对于透明或半透明基底上的液滴，可结合偏振光成像或暗场增强技术，强化气-液-固三相接触边界。第三步为轮廓拟合与参数计算：基于Young-Laplace方程或多项式曲线对离散边缘点进行拟合，顶视法通常假设液滴呈旋转对称，故可通过最小二乘法拟合圆形或椭圆形轮廓，直接计算接触角（θ=2arcsin(d/2R)，d为接触直径，R为液滴等效半径）；若液滴受重力影响明显（如大体积液滴），则需引入非轴对称模型修正。