傳統毛細管熔點儀依賴人眼觀察,判斷初熔(第一滴液體出現)與全熔(固體消失)時刻存在主觀誤差?;趫D像處理算法的自動識別技術,通過精準分割熔融過程中的關鍵視覺特征,實現了測量的客觀化與精確化。其核心算法流程如下:
1.圖像預處理與樣品區域定位:
算法首先對采集的視頻序列進行預處理,包括高斯濾波去噪和對比度增強,以凸顯毛細管內的樣品。隨后,利用邊緣檢測或模板匹配算法精準定位并分割出固定的毛細管區域(ROI),排除背景干擾,為后續分析奠定基礎。
2.初熔點的精準檢測——基于紋理與形狀突變:
這是分割的第一個關鍵。固體粉末在初始階段具有特定的紋理特征。算法通過計算ROI內區域的灰度統計特征(如標準差)或紋理特征(如基于灰度共生矩陣的熵)來監控其變化。初熔發生時,局部區域出現液滴,導致紋理均勻性突變,上述特征值會發生顯著躍遷。結合幀差法檢測到局部變化區域,其對應的時刻即被判定為初熔點。此步驟克服了人眼對細微初熔現象反應滯后的缺點。
3.全熔點的精準判定——基于輪廓與透光性分析:
這是分割的第二個關鍵。隨著熔化進行,固體輪廓持續收縮。算法通過邊緣提取與輪廓跟蹤(如Canny算子與主動輪廓模型)精確描繪固體柱的形態。全熔的判據是固體輪廓的消失。更先進的算法則同時監測整個ROI的平均灰度或透光率。固體消失瞬間,毛細管底部透光性急劇增加,導致整體灰度值發生階躍式變化。算法將此拐點對應的時刻判定為全熔點,避免了人眼因判斷“最后一個小顆粒消失”瞬間的不確定性。
結論:通過將熔融過程的視覺信息轉化為可量化的紋理、輪廓與灰度特征,圖像處理算法實現了對初熔與全熔兩個物理階段的精準、自動分割。這項研究不僅大幅提升了熔點測量的重復性與準確性,也為實驗數據的數字化和智能化分析提供了堅實基礎。