超光滑表面瑕疵的光学显微成像和数字化评价系统

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1、第39卷第2期红外与激光工程2010年4月VO1．39No．2InfraredandLaserEngineeringApr．2010超光滑表面瑕疵的光学显微成像和数字化评价系统杨甬英，高鑫，肖冰，刘东，卓永模(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：提出了利用一种特殊设计的LED多光束环状分布照明光源，与显微镜组成超光滑表面元件缺陷检测的光学显微散射成像系统，获取适合于数字图像二值化处理的暗背景上的亮瑕疵图像。利用X、y两方向的精密移导系统对表面实施子孔径图像的扫描。在原有的子孔径图像拼接“边缘拓展法”算法的基础上，提出一种基于特征分类的多层次图像拼接算法。该算法分为特

2、征分类和多层次拼接两个部分：通过重叠区域内特征的提取和分类，将所有子孔径图像的重叠区域分为四类；然后针对这四类重叠区域的不同特点，有次序地进行图像拼接，最终得到全景图像。并应用二元光学制作了标准比对板。以获得瑕疵正确的数字化评价依据。实验结果证明：该系统和算法特别适合在被测表面范围较大、具有微米量级分辨率的瑕疵的数字化定量检测和评价。关键词：表面缺陷；光学测量；显微散射成像；图像拼接；特征分类中图分类号：TH741．8文献标识码：A文章编号：1007—2276(2010)02—0325—05Opticalmicroscopicimaginganddigitizedevaluationsyste

3、mforsuper-smoothsurfacedefectsYANGYong-ying，GAOXin，XIAOBing，LIUDong，ZHUOYong-mo(StateKeyLaboratoryofModernOpticalInstrumentation，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Anopticalmicroscopicscatteringimagingsystemwasproposedinthispaper．Itwascombinedbyringdistributionofmulti—beamLEDlightsourc

4、eandamicroscopesystem．Animageofbrightdefectsinblackbackgroundwasobmined．whichwassuitableforbinary—stateprocessingofdigitalimage．FullaperturemeasurementcouldbeobtainedbyX，Ysub—aperturescanningsystem．Amulti—cycleimagemosaicalgorithmbasedonbothfeatureclassificationandtheprevious“edge-expansionmethod”wa

5、sproposed，whichwouldbedividedintofourtypesforoverlappingregionsoftheentiresub-apertureimage．Thenthemulti—cyclemosaicwasconductedaccordingtodifferentdefectfeaturesdistributionintheoverlappedregion．Therefore，Afullapertureimagecouldbeobtained．Agroupofstandardreticuleswerefabricatedbybinaryoptics．Itcoul

6、dbeusedtocalibratethescaleofthedefects．Experimentalresultsshowthatthesystemandthemosaicalgorithmforimagesofdefectsaresuitablefordetectionandevaluationofthelargeaperturefinesurface．Keywords：Surfacedefects；Opticaltesting；Microscopicscatteringimaging；Imagemosaic；Featureclassifjcation收稿日期：2009—09—10；修订日

7、期：2009—10—05基金项目：国家自然科学基金资助项目(10476026)作者简介：杨甬~(1954-)，女，山东莱芜人，教授，博士，主要从事光电精密测试与计量技术方面的研究。Email：chuyyy@hzcnc．corn326红外与激光工程第39卷件表面瑕疵特性进行初步分析：用扫描电镜对其宽0引言度测得的单条划痕约为200—300am．利用干涉显微镜得到的表征划痕深度的干涉条纹．分析条纹．可