基于矩阵运算计算任意形状接触面积的方法及模块.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110473252A(43)申请公布日2019.11.19(21)申请号201910804534.2G06T5/00(2006.01)(22)申请日2019.08.28(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人王晓力王晨飞李弘恺(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人王艳斌(51)Int.Cl.G06T7/62(2017.01)G06T7/11(2017.01)G06T7/136(2017.01)G06T7/13(2017.01)G06T7/187(2017.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称基于矩阵运算计算任意形状接触面积的方法及模块(57)摘要本发明公开了一种基于矩阵运算计算任意形状接触面积的方法及模块，其中，方法包括以下步骤：导入拍摄的接触图像，并采用最大类间方差法将接触图像转变为二值图；根据二值图提取接触面积边缘，并填充空洞，以得到图像整体区域；根据填充处理后图像以及原图像的二值矩阵，运用矩阵运算确定图像接触区域，并计算图像接触区域像素并标记，得到接触面积。该方法利用函数自动确定二值化阈值，避免人为设置造成的随机误差，提高实验精度，可准确提取接触区域轮廓并计算接触面积，可提取任意图形，包括规则以及不规则形状的轮廓并计算其面积。CN110473252ACN110473252A权利要求书1/1页1.一种基于矩阵运算计算任意形状接触面积的方法，其特征在于，包括以下步骤：导入拍摄的接触图像，并采用最大类间方差法将所述接触图像转变为二值图；根据所述二值图提取接触面积边缘，并填充空洞，以得到图像整体区域；根据所述填充处理后图像以及原图像的二值矩阵，运用矩阵运算确定图像接触区域，并计算所述图像接触区域像素并标记，得到接触面积。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用最大类间方差法将所述接触图像转变为二值图，包括：根据预设阈值将整个数据分成两个类，当这两个类之间的方差最大时，确定最佳阈值，并根据所述最佳阈值将所述接触图像的灰度图变成二值图。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在转变为所述二值图之后，还包括：采用小波阈值去噪以及中值滤波的方法对所述二值图进行消噪滤波处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述二值图提取接触面积边缘，包括：采用canny算子通过梯度方向和双阈值法检测所述二值图的边缘点，提取图像的弱边缘，得到所述接触面积边缘。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述图像接触区域像素并标记，包括：将所述二值矩阵相减并取绝对值运算确定实际接触区域，找到其各接触区域的连通部分，确定每个连通区域的像素总和，采用像素比计算面积。6.一种基于矩阵运算计算任意形状接触面积的模块，其特征在于，包括：导入与转变单元，用于导入拍摄的接触图像，并采用最大类间方差法将所述接触图像转变为二值图；提取单元，用于根据所述二值图提取接触面积边缘，并填充空洞，以得到图像整体区域；计算单元，用于根据所述填充处理后图像以及所述图像的二值矩阵，运用矩阵运算确定图像接触区域，并计算所述图像接触区域像素并标记，得到接触面积。7.根据权利要求6所述的模块，其特征在于，所述导入与转变单元进一步用于根据预设阈值将整个数据分成两个类，当这两个类之间的方差最大时，确定最佳阈值，并根据所述最佳阈值将所述接触图像的灰度图变成二值图。8.根据权利要求6所述的模块，其特征在于，还包括：处理单元，用于在转变为所述二值图之后，采用小波阈值去噪以及中值滤波的方法对所述二值图进行消噪滤波处理。9.根据权利要求6所述的模块，其特征在于，所述提取单元进一步用于采用canny算子通过梯度方向和双阈值法检测所述二值图的边缘点，提取图像的弱边缘，得到所述接触面积边缘。10.根据权利要求6所述的模块，其特征在于，所述计算单元进一步用于将所述二值矩阵相减并取绝对值运算确定实际接触面积，找到其各接触区域的连通部分，确定每个连通区域的像素总和，采用像素比计算面积。2CN110473252A说明书1/6页基于矩阵运算计算任意形状接触面积的方法及模块技术领域[0001]本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于矩阵运算计算任意形状接触面积的方法及模块。背景技术[0002]接触起电特性与织构和基底的真实接触面积密切相关，其实验接触图像及测试系统原理如图1所示，a图为接触面积图像，b图为接触图像形成原理。测量时，织构化PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)薄膜与石英玻璃接触，由于织构接触区域的入射光以小角度反射回接触面积测量系统，而未发生接触区域以大角度反射，织构接触