ЗАСТОСУВАННЯ КОМП’ЮТЕРНОГО ЗОРУ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ КРАПЛІ РІДИНИ НА ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕННЯХ

Анотація

В статті вирішується задача визначення розмірів краплі рідини на цифровому зображенні з використанням технологій комп'ютерного зору засобами бібліотеки OpenCV, що може бути використано для слідження поверхневих властивостей рідин, зокрема крайового кута змочування. Крайовий кут змочування розраховують на основі виміряного радіуса основи або меридіану і заданого об'єму краплі рідини. Вимірювати радіус краплі рідини пропонується шляхом отримання цифрового зображення краплі, а радіус визначати алгоритмами комп'ютерного зору. В статті показано, що алгоритми комп'ютерного зору  передбачають виконання ряду операцій. Спочатку кольорове зображення перетворюють на сіре. Далі виконують розмиття зображення згорткою гаусовим ядром для зменшення впливу шуму. Наступним етапом є виділення контурів об’єктів на зображенні алгоритмом Кенні, який обчислює згортку за допомогою оператора Собеля. Подальша обробка зображення виконується шляхом фільтрації для проріджування країв контурів і придушення контурів з використанням двох порогових рівнів. Це дозволяє отримати контури товщиною в один піксель і усунути ізольовані ділянки контурів, що не належать дійсному контуру краплі, а є результатом не усуненого шуму на зображенні. В роботі вказано, що правильний вибір цих порогів впливає на ефективність алгоритму детектування країв. Заключним етапом є застосування алгоритму сканування зображення для формування масивів координат пікселів зображення, які належать контуру краплі. На основі масиву координат пікселів визначають радіус кола, який їм відповідає. Реальні розміри краплі на зображенні перераховують з використанням калібрувального об'єкта відомих розмірів. Таким об'єктом може бути тіло простої форми – квадрат, круг, тощо. На основі виміряних і відомих розмірів калібрувального тіла розраховують коефіцієнт перетворення цифрового зображення. Запропонований алгоритм реалізовується функціями бібліотеки OpenCV cvtColor, GaussianBlur findContours і minEnclosingCircle, що дозволяє ефективно розробляти програмне забезпечення із використанням бібліотек  OpenCV. Таке програмне забезпечення може бути впроваджене на мікрокомп'ютерах, що відкриває широкі можливості для розроблення приладів для дослідження поверхневих властивостей рідин.