基于改进Faster RCNN的水接触角测量方法研究

作者：王慧; 王军^*; 曹召良

来源：激光与光电子学进展, 2023, 1-19.

• 图像处理
• 水接触角
• 特征金字塔网络
• 注意力机制
• Faster RCNN

针对传统水接触角测量过程需要人工干预，导致测量结果精度低、可复现性差等问题，本文提出了一种基于改进Faster RCNN的水接触角测量方法。首先把Faster RCNN骨干网络VGG16替换为ResNet101，在其残差块末尾处添加注意力机制模型CBAM，增强网络提取特征的能力；其次融入特征金字塔网络（FPN），充分提取不同尺度下的特征信息，此外，引入Focal Loss损失函数来解决正负类样本不均衡的问题；最后对定位到的水滴进行边缘检测和角点提取，再利用迭代重加权最小二乘法（IRLS）拟合椭圆轮廓计算水接触角。实验结果表明，本文改进后的Faster RCNN目标检测算法与原算法相比，mAP提高了10.794%，速度提升了11FPS，水接触角测量结果平均标准偏差为0.109°。

• 单位
  苏州科技大学; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所; 应用光学国家重点实验室