[发明专利]一种PVC-gel材料偏转角度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于数字图像处理方法的PVC‑gel偏转角度测量方法，包括以下步骤：S01，将PVC‑gel材料布置在通电夹头上，通过相机获取PVC‑gel材料通电偏转视频；S02，将PVC‑gel材料通电偏转分解为时间序列图像，并进行数字量化处理；S03，对获取图像进行剪切分离，获取图像中PVC‑gel材料的外形信息；S04，通过数字图像处理方法，包括二值化、边缘检测方法提取图像特征；S05，通过基于多项式拟合方法，对获取的二值图像进行拟合分析；S06，获取拟合曲线的表达式，求解偏转角度，绘出关于时间的偏转角度变化曲线。本发明提供一种采用基于图像方法的非接触测量方式，快速准确，能够为软物质材料的变形检测提供有益的帮助。

技术领域

本发明属于材料变形检测技术领域，具体涉及一种PVC-gel材料偏转角度测量方法。

背景技术

随着材料科学的不断发展，软物质材料以其特殊的材料特性广泛应用于智能机器人，微电子、生物医学、航空航天等领域，因此对软物质材料(如PVC-gel)的研究逐渐成为热门方向。

目前，PVC-gel具有多种力学特性，其中，电致变特性是众多性能中应用前景最为广阔，其采用的实验方法就是测量其在不同电压条件下材料偏转的角度。但由于其材料自身较软，自身存在一定变形，使用常规手段测量其偏转角度，存在难以克服的误差，如自身变形和通电变形之间的角度差值，前后测量条件不同而造成的误差等等，对材料的定量研究造成了一定的阻碍。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种PVC-gel材料偏转角度测量方法，采用基于数字图像处理方法的非接触测量方式，快速准确，能够为PVC-gel等软物质材料的变形检测提供有益的帮助。

一种PVC-gel材料偏转角度测量方法，其特征在于，包括：

S01、将PVC-gel材料通电；

S02、获取PVC-gel材料通电偏转视频，并分解为按时间排序的单帧图像，对单帧图像进行数字量化处理；

S03、获取单帧图像中PVC-gel材料的外形信息；

S04、对分割后得到的图像进行数字图像处理；；

S05、对二值化以后的图像进行拟合，分别通过一次和二次的多项式拟合，如果多项式曲线能够符合材料变形的形态，则选中该多项式用于拟合；

S06、根据步骤S05确定的多项式，求解PVC-gel材料偏转角度，绘出关于时间的偏转角度变化曲线。

进一步地，

所述对单帧图像进行数字量化处理为将图像变为一个二维数组用函数f(x，y)表示：

其中，x,y分别代表每个像素点在图像中的坐标，f(x,y)代表在点(x,y)处的灰度值，M代表图像横向的像素个数，N代表图像纵向的像素个数。

进一步地，

所述获取单帧图像中PVC-gel材料的外形信息包括：

选取图像中PVC-gel材料在实验过程中发生偏转的ROI区域，分离剪切出ROI区域。

进一步地，

所述数字图像处理方法为先进行边缘检测再进行二值化处理。

进一步地，

所述边缘检测方法包括Robert算子边缘检测、Sobel算子边缘检测、Prewitt算子边缘检测、LOG算子边缘检测或者Canny算子边缘检测。

进一步地，

所述二值化处理采用最大类间方差法。