熔体的表面性质、界面性质是研究熔体界面动力学的基础。表面张力是液体表面性质的重要参数,测量熔体表面张力有着重要的意义。由于摄像技术和数字图像技术的发展,滴外形法逐渐成熔体表面性状参数测量最重要的方法之一。 本文以滴外形法的理论为指导,对熔体图像进行分析研究,开发了一个基于数字图像处理的熔体界面性质分析系统。该系统输入熔体图像,对图像进行分割,轮廓提取,得到表征熔体表面或界面的数据,再对数据进行优化计算得到熔体表面张力等参数。 图像分割是整个熔体界面性质计算软件中至关重要的一个环节。本文针对熔体图像的特点,并考虑实验条件限制以及几种应用于熔体图像分割算法的缺陷性,着重研究了具有抗噪声、光照影响的图像分割方法。改进了Otsu算法以及基于最大熵的二维直方图分割方法,实验结果表示该方法能够有效地改善熔体图像的分割效果。为了确保系统的实时性,本文将遗传算法应用到图像分割中来。利用熔体图像的先验知识,优化了遗传算子的参数设置,在保证分割质量的前提下,利用遗传算法的并行性特点,极大地提高了分割速度。 对于某些受噪声、光照严重干扰的熔体图像,在图像分割后得到的界面曲线可能仍不理想,通过对熔体界面曲线大量的实验分析,得到熔体界面的最佳拟合模型为三次多项式函数。在此基础上设计出了熔体界面曲线的拟合方法。 最后根据滴外形法的理论,借助最优化等数学工具,得到熔体表面、界面性质参数。 综合上述三个部分,本文在VC++6.0平台上实现了全部算法,开发了一个完整的熔体图像界面分析系统。 论文最后对整个论文的工作进行了总结,并指出了不足与待研究探索的方向。