基于MATLAB图像识别研究电偶极子在电场中的运动

余家辉 董雨萱 叶晓阳

摘要： 近年来，智能移动通讯设备的普及使得连续采集图像资源更加方便。利用计算机对已有图像资源进行分析是一项重要的技术。本文基于Matlab的图像识别技术研究了电偶极子在电场下的运动规律。通过图像识别技术获得的电偶极子的运动相关的物理量表明，在小角度下，电偶极子近似做简谐振动，而大角度下，电偶极子做非简谐振动，此时阻尼更加明显。这些结果与实际情况基本吻合。本文为今后大学物理实验改革提供了一个可能的方向。

关键词：数字图像;运动分析;识别跟踪;电偶极子;力电学

一、数字图像识别

数字图像在MATLAB中表达为2-D或3-D实数矩阵。每一像素点对应矩阵行列坐标（x，y）及该点的值f（x，y）[1]。坐标用于确定相对位置和测量像素间距离。灰度值表达图像信息，是进行图像操作的依据。利用MATLAB完成图像或视频识别需要的流程有：导入数据、预处理、图像分析、图像识别[2]。

图像采集设备的普及使影像数字化越来越简便，手机、数码相机已经能快速获得高精密度色彩信息。这也是该技术适合于基础物理学研究的重要原因。

在这里，图像识别的核心是将目标与背景进行分离后提取。若目标物与背景颜色差异显著，可选择基于颜色的强度分割。当无法仅根据像素灰度值判断时，常进行以像素间连接性测度来确定是否属于相同区间的区域分割[1]。

二、电偶极子

等量异种电荷组成的装置称为电偶极子。给定一均匀外电场，电偶极子以与电场成一定的初始角度置于电场中。……