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原文传递一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法

专利名称：	一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法
摘要：	本发明公开了一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，包括步骤：对被测样品进行轴向扫描测量，获得缺陷暗场散射图像，并读入三维矩阵中；将缺陷区域与背景初步分离；寻找缺陷区域边界，确定各个缺陷区域；增强缺陷散射核心区域与杂光区域的对比度，并降低噪声，去掉杂光区域，提取缺陷散射核心区域；沿轴向对每个横向像素对应的轴向光强曲线进行分析，计算轴向光强曲线的峰值，确定焦面的轴向位置；确定每个缺陷的中心坐标和实际尺寸。本发明通过先提取缺陷散射核心区域的方式，提取有缺陷的区域进行分析，减少数据处理量，然后使用轴向光强分析方法重构缺陷的三维形态；可以简单快速地从缺陷暗场散射图像中获得缺陷三维分布信息。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国工程物理研究院机械制造工艺研究所
发明人：	李璐璐;刘乾;张辉;黄文
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T23:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T03:00:00+0805
申请号：	CN201911336417.4
公开号：	CN110954557A
代理机构：	成都行之专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	宋辉
分类号：	G01N21/958;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/958
申请人地址：	621000 四川省绵阳市绵山路64号
主权项：	1.一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，包括以下步骤：图像获取步骤：使用暗场缺陷测量装置对被测样品(3)进行轴向扫描测量，获得一系列缺陷暗场散射图像，并将所述缺陷暗场散射图像按照XY平面存储缺陷暗场散射图像灰度值、沿着Z方向叠加不同轴向位置的图像序列，读入到一个三维矩阵中；缺陷散射核心区域提取步骤：将缺陷暗场散射图像的缺陷区域与背景初步分离；寻找缺陷区域边界，确定各个缺陷区域；增强缺陷散射核心区域与杂光区域的对比度，并降低噪声，去掉杂光区域，提取缺陷散射核心区域；重构缺陷步骤：对每一个提取出来的缺陷散射核心区域，沿轴向对每个横向像素对应的轴向光强曲线进行分析，计算轴向光强曲线的峰值，确定焦面的位置；确定每个缺陷的中心坐标和实际尺寸。 2.根据权利要求1所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，所述缺陷散射核心区域提取步骤包括步骤c-f： c、对于读入的三维矩阵，设定灰度阈值T1，将灰度高于阈值T1的像素确定为缺陷区域像素，低于或者等于阈值T1的像素确定为背景区域像素，实现缺陷区域与背景的初步分离； d、寻找缺陷区域边界：判断每个缺陷区域像素相邻的像素是否都为缺陷区域像素，如果不全都为缺陷区域像素则认定为缺陷区域的区域边界，根据认定的区域边界确定各个缺陷区域，根据各个缺陷区域判定各个缺陷区域的三维位置与范围； e、使用三维卷积核分别对步骤d中得到的各个缺陷区域进行卷积滤波，增强缺陷区域的缺陷散射核心区域与杂光区域的对比度，并降低噪声； f、对于各个卷积滤波后的缺陷区域，设定阈值T2，将灰度高于阈值T2的像素确定为缺陷散射核心像素，低于或者等于阈值T2的像素确定为杂光区域像素，并去掉杂光区域，获得缺陷散射核心区域。 3.根据权利要求2所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，所述重构缺陷步骤包括步骤g和h： g、对步骤f每一个提取出来的缺陷散射核心区域，沿轴向对每个横向像素对应的轴向光强曲线进行分析，计算轴向光强曲线的峰值，确定焦面的轴向位置； h、根据轴向光强曲线分析结果、像素与空间尺寸的对应关系、轴向步距、透明光学材料的折射率n，确定每个缺陷的实际三维分布，包括中心坐标、实际尺寸、形状。 4.根据权利要求3所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，所述重构缺陷步骤之后还具有以下步骤： i、对照缺陷评价标准对缺陷进行分类和统计。 5.根据权利要求3所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，步骤h之前还具有以下步骤： a、标定暗场缺陷散射图像的像素与实际的空间尺寸的对应关系；步骤h中确定每个缺陷的实际三维分布时利用的像素与空间尺寸的对应关系为步骤a中标定的暗场缺陷散射图像的像素与实际的空间尺寸的对应关系。 6.根据权利要求5所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，步骤h中确定每个缺陷的实际三维分布时，每个缺陷的横向坐标为横向像素坐标×像素标定尺寸；轴向坐标为轴向步数坐标×轴向步距×折射率。 7.根据权利要求3所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，步骤g中使用极大值法或重心法或曲线拟合法计算轴向光强曲线的峰值。 8.根据权利要求2至7任一所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，所述暗场缺陷测量装置包括暗场照明单元、遮挡物(6)、成像单元、位移机构(5)和显微物镜(7)，所述暗场照明单元包括光源(1)和照明镜头(2)；所述的光源(1)、照明镜头(2)、遮挡物(6)、显微物镜(7)依次设置在同轴光路上；所述位移机构(5)能够带动被测样品(3)在照明镜头(2)与遮挡物(6)之间移动，且所述位移机构(5)带动被测样品(3)移动的方向与所述同轴光路的光轴平行；所述成像单元包括筒镜(8)和CCD(9)；从显微物镜(7)射出的光束通过筒镜(8)成像在CCD(9)上。 9.根据权利要求8所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，所述遮挡物(6)的尺寸小于显微物镜(7)的孔径尺寸。 10.根据权利要求8所述的一种透明材料暗场散射图像的缺陷三维重构方法，其特征在于，步骤b中使用暗场缺陷测量装置对被测样品(3)进行轴向扫描测量包含以下步骤： S1：将被测样品(3)安装在照明镜头(2)和显微物镜(7)之间的位移机构(5)上； S2：调整被测样品(3)，使被测的样品(3)感兴趣区域进入显微物镜(7)成像视野，并设置位移机构(5)速度、CCD(9)的CCD采样频率和采样时长； S3：启动位移机构(5)、CCD(9)，使被测样品(3)沿光轴方向匀速运动，并且CCD(9)采集被测样品缺陷暗场散射的图像序列。
所属类别：	发明专利