1 | 软件暂不公开 |
1 简介
本软件是一款专业的磁流体形态分析系统，通过计算机视觉技术自动处理视频文件，可精确识别液滴轮廓、测量左右接触角、计算液滴高度与宽度，并基于用户设定的标尺进行实际尺寸校准；软件提供友好的用户界面，支持区域选择、多视图显示和实时处理进度，同时将分析结果以视频和CSV数据格式保存。
图1 软件界面示意图
本软件采用基于PyQt5的多线程架构设计，实现了视频处理与用户界面的高效分离；核心算法使用OpenCV实现，包括二值化阈值处理、Canny边缘检测以及坐标系统定位算法，通过检测液滴轮廓上的关键点位坐标实现接触角度的精确计算；软件引入了图像ROI选择机制和标尺校准系统，通过像素与实际尺寸的线性映射关系实现测量结果的标准化；数据处理流程包括帧提取、图像预处理、边缘检测、坐标计算和参数输出，所有处理结果通过Pandas数据框架进行存储和导出；此外，软件集成了实时数据可视化与多视图切换功能，支持同步显示原始图像、边缘检测结果和标注测量结果的输出图像。
2 系统软硬件要求
本软件要求输入视频具备高质量的采集条件：首先，视频必须保持画面纯净无干扰，确保液滴轮廓清晰可见；其次，液滴的支撑平台需与地面平行，以避免测量误差；同时，可以采用LED灯从后方向前打光，形成背光效果以最大化液滴与背景的对比度；此外，为实现精确的尺寸校准，需在液滴附近放置圆柱形标定器作为参照物，且标尺的实际尺寸需预先测量并输入系统。这些条件的配合能确保软件算法正确识别边缘轮廓，提供准确的角度和尺寸测量结果。
图2 视频采集结构
操作系统：Windows 10/11、macOS 10.14以上或Linux发行版
处理器：Intel Core i5/AMD Ryzen 5 或更高级处理器（推荐多核心处理器）
内存：8GB RAM（处理高分辨率或长视频时建议16GB）
存储：100GB存储（SSD存储设备可提供更快的视频读取速度）
显示：1920×1080及以上分辨率显示器，用于清晰查看分析结果
3 软件运行说明
本软件为单一的可执行文件，用户下载对应平台的可执行程序，无需安装，双击即可运行。
4 系统操作说明
本软件分为“文件设置”，“区域选择”和“处理控制”三个区域。首先，在”文件设置”中选择输入视频和输出目录；其次，通过”区域选择”功能框选液滴区域(ROI)并标记圆柱标定器位置，填入其实际直径(mm)；最后，在”处理控制”部分点击”开始处理”启动分析，可通过视图切换按钮查看不同处理效果，处理完成后结果将保存为CSV数据和带标注的视频。操作界面直观，全程可通过日志窗口监控处理状态。
4.1 文件设置
文件设置包含二个区域，如图3所示。在视频输入中，点击 
按钮选择待识别视频，在输出设置中，点击
按钮选择数据表和视频的输出路径。视频输入设置完毕后会显示视频的名称、分辨率、FPS，时长和总帧数的信息，输出设置完毕后会显示输出的路径。同时软件右侧会加载视频的第一帧作为参考。
图3 文件设置视图
4.2 区域选择
在区域选择中需要分两步完成设置，如图所示。
图4 区域选择视图
首先，点击
按钮会弹出新的窗口窗口会显示选取视频的第一帧。在需要识别的液滴处，按住鼠标左键并拖动，框选完整液滴后松开左键，按下 Enter 或 空格键 即可完成选取（如图5所示）。
图5 选择识别区域
完成识别区域的选择后，点击
按钮会弹出新的窗口（如图6所示）此时，同样会显示选取视频的第一帧。请在标尺所在区域按住鼠标左键拖动，框选完整标尺后松开左键，按下 Enter 或 空格键 完成选取。
图6 选择标尺区域
选取完成后，在文本框
输入标尺的实际直径（默认值为 6.95 毫米）
完成以上操作后，软件会显示识别区域和标尺的具体坐标，并在右侧用 绿色 和 蓝色 方框分别标识识别区域和标尺区域（如图 7 所示）。
图7 区域选择的设置
4.3 处理控制
处理控制界面包含 5 个视图，分别是：处理操作、处理进度、预览设置，处理日志和视频显示，如图8所示。
图8 处理控制视图
4.3.1 处理操作
在处理操作视图中，点击 
按钮可启动视频文件的处理，点击 
按钮可随时中断处理。
4.3.2 处理进度
处理进度 视图会实时显示处理的完成度。当进度达到 100% 或用户手动停止处理时，软件会自动输出处理后的数据和视频。
图9 处理进度
4.3.3 预览设置
在预览设置视图中，可选择以下三种预览模式：
• 输出视图（图10）：展示处理完成后的视频画面，包括原始输入视频及识别到的信息，如 左接触角、右接触角、液滴宽度和液滴高度。
• 边缘视图（图11）：用于观察液滴轮廓，帮助验证识别的准确性。
• 识别视图（图12）：仅显示识别区域，并标注识别出的液滴信息，包括 左接触角**、右接触角、**液滴宽度和液滴高度。
图10 输出视图
图11 边缘视图
图12 识别视图
4.3.4 处理日志
处理日志视图会实时显示系统执行的操作，用户可通过鼠标拖动滚动条查看历史记录，以便在识别错误时进行参考。如图13所示。
图13 处理日志视图
5 识别数据的输出
当处理进度达到 100% 或用户手动停止处理后，软件会自动将处理结果输出到 用户选定的路径，包含以下两类文件：
1.CSV文件：记录处理过程中的数据信息，包括时间（Time）、左接触角（Left Angle）、右接触角（Right Angle）、液滴高度（Height）和液滴宽度（Width）。如表1所示
| Time (s) | Left Angle | Right Angle | Height | Width |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 59.04 | 57.99 | 1.7 | 5.47 |
| 0.04170833 | 59.04 | 54.46 | 1.7 | 5.47 |
| 0.08341667 | 59.04 | 57.99 | 1.7 | 5.47 |
| … | … | … | … | … |
表1 数据格式示例
2.视频文件：在原始视频的基础上绘制识别到的数据信息，如图14所示。
图14 输出视频中的一帧