一种光栅无损检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光栅无损检测方法及系统，方法包括：获取样品光栅图像；对样品光栅图像进行背景校正，获得样品光栅透射图；对样品光栅透射图提取样本区域进行分析，获得样品光栅透射图的像素灰度平均值；根据样本区域以及像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性；采用Sobel算子对样品光栅透射图进行缺陷提取；将均匀性结果信息和缺陷信息进行显示；该方法通过对样品光栅透射图采样，计算样本区域的相对误差、方差，提取直方图，从而对样品光栅的均匀性进行判断，根据光栅的结构特点，利用Sobel算子消除垂直方向的条纹，从而查找出非垂直方向轮廓的缺陷，方法简单，可靠性高，无需破坏光栅即可检测出样品光栅的均匀性，为样品光栅是否能投入使用提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种光栅无损检测方法及系统
本专利技术属于光学器件检测
，尤其涉及一种光栅无损检测方法及系统。
技术介绍
光栅作为一种分光元件，在光谱仪器中发挥着关键作用，在光谱成像领域及相干成像系统中有着非常广泛的应用。在科研过程中，光栅质量的好坏直接关系到科研结果的严谨性。光栅涉及到的领域越来越广，人类对它的需求也越来也高。因而对光栅质量与性能的检测技术也应该同步发展起来，光栅的检测与光栅的制造同样重要。现有的多种破坏性检测法虽然可以测量出光栅的质量参数，但都是以破坏样品为前提的，即使参照已测良好的样本参数复制光栅，但由于刻蚀技术等条件的限制，也不可能达到百分百的相似度，依旧存在瑕疵。复制光栅得不到与已破坏光栅完全相同的光栅。制造技术要求很高的微细光栅必须被破坏才得以检测，造成了极大的浪费。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中破坏光栅才能够对光栅进行检测的技术问题，提供一种光栅无损检测方法及系统。本专利技术第一个目的是，提供一种光栅无损检测方法，包括：获取样品光栅图像；对所述样品光栅图像进行背景校正，获得样品光栅透射图；对所述样品光栅透射图提取样本区域进行分析，获得所述样品光栅透射图的像素灰度平均值；根据所述样本区域以及所述像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性；采用Sobel算子对所述样品光栅透射图进行缺陷提取；将均匀性结果信息和缺陷信息进行显示。根据本专利技术的一个实施例，对所述样品光栅图像进行背景校正，获得样品光栅透射图，包括：采集无样品光栅时的背景图像，并进行存储；将所述样品光栅图像与所述背景图像相除，获得样品光栅透射图。根据本专利技术的一个实施例，对所述样品光栅透射图提取样本区域进行分析，获得所述样品光栅透射图的像素灰度平均值，包括：将所述样品光栅透射图划分为M×N个区域，其中，M、N均为大于2的整数；取部分区域作为样本区域，计算所述样本区域的像素灰度平均值。根据本专利技术的一个实施例，取五个区域作为样本区域，分别为所述样品光栅透射图的中心区域、与所述中心区域距离相同的位于所述样品光栅透射图的四个方向的四个区域。根据本专利技术的一个实施例，根据所述样本区域以及所述像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性，包括：将所述像素灰度平均值与预先存储的理论灰度平均值进行比较，计算相对误差和方差；提取所述样本区域的直方图，将所述样本区域的直方图和完整的样品光栅透射图的直方图进行比较；根据直方图的比较结果，以及所述相对误差和方差，判断样品光栅的均匀性。根据本专利技术的一个实施例，采用Sobel算子对所述样品光栅透射图进行缺陷提取，包括：采用检测水平边缘的Sobel算子作为核与所述样品光栅透射图的每个像素点做卷积和运算，消除垂直方向条纹；对消除垂直方向条纹的图像进行二值化处理，提取水平边缘，获得非垂直结构的缺陷图像。根据本专利技术的一个实施例，所述Sobel算子为5×5的矩阵。本专利技术的第二个目的是，提供一种光栅无损检测系统，应用于上述的光栅无损检测方法，所述系统包括图像采集装置、处理器以及显示装置；所述图像采集装置用于采集样品光栅图像；所述处理器用于对所述样品光栅图像进行背景校正，获得样品光栅透射图，对所述样品光栅透射图提取样本区域进行分析，获得所述样品光栅透射图的像素灰度平均值，根据所述样本区域以及所述像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性，采用Sobel算子对所述样品光栅透射图进行缺陷提取；所述显示装置用于对所述均匀性结果信息和缺陷信息进行显示。根据本专利技术的一个实施例，所述图像采集装置包括射线源和探测器，所述射线源用于发射射线，样品光栅置于所述射线的光路上，所述探测器用于采集经过样品光栅后的射线获得强度信号图像，并转换为样品光栅图像。根据本专利技术的一个实施例，所述射线源为X射线源。本专利技术提供的光栅无损检测方法及系统，至少包括如下有益效果：(1)通过分析样品光栅透射图对样品光栅的缺陷、均匀性进行检测，无需损坏光栅，能够有效降低生产成本，提高经济效益；(2)通过分析样品光栅透射图可以获得更多的信息量，能够最大限度的反应样品光栅的整体信息，适用性和可迁移性强，对其他精细结构同样适用；(3)获得样品光栅图像之后进行背景矫正，消除背景影响，有效提高了检测的准确性。(4)通过对样品光栅透射图采样，计算样本区域的相对误差、方差，提取直方图，从而对样品光栅的均匀性进行判断，方法简单，计算量小，可靠性高，无需破坏光栅即可检测出样品光栅的均匀性，为样品光栅是否能投入使用提供依据；(5)根据光栅的结构特点，利用Sobel算子消除垂直方向的条纹，仅仅需要检测水平方向上的Sobel算子即可查找出非垂直方向轮廓的缺陷，方法简单，计算量小，可靠性高，无需破坏光栅即可检测出样品光栅的缺陷，为样品光栅是否能投入使用提供依据；(6)系统组成结构简单，有效降低生产成本。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是本专利技术实施例提供的光栅无损检测方法的流程图。图2是本专利技术实施例提供的光栅无损检测方法中检测样品光栅均匀性的示意图。图3是本专利技术实施例提供的光栅无损检测方法中利用Sobel算子对样品光栅透射图进行缺陷提取的示意图。图4是本专利技术实施例提供的光栅无损检测系统的结构示意图。图5为本专利技术实施例提供的光栅无损检测系统中图像采集装置的工作原理示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一参考图1，本实施例提供一种光栅无损检测方法，包括：步骤S101，获取样品光栅图像；步骤S102，对所述样品光栅图像进行背景校正，获得样品光栅透射图；步骤S103，对所述样品光栅透射图提取样本区域进行分析，获得所述样品光栅透射图的像素灰度平均值；步骤S104，根据所述样本区域以及所述像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性；步骤S105，采用Sobel算子对所述样品光栅透射图进行缺陷提取；步骤S106，将均匀性结果信息和缺陷信息进行显示。具体地，执行步骤S101，样品光栅图像可以采用基于射线的图像采集装置进行采集，光栅是由梳状非金属材料填充金属材料形成的周期结构，射线通过不同物体时会发生不同程度的衰减，由于金属的线性衰减系数大于非金属的线性衰减系数，射线透过非金属后被吸收的能量较少，会得到较强的信号，射线透过金属后被吸收的能量较多，会得到较强的信号，因此得到的样品光栅图像为明暗相间的周期性条纹。此外，进行检测之前，通过对照试验筛选出检测光栅的图像采集装置的最佳系统参数，包括管电压、管电流、曝光时间、样品位置等。通过预先进行对照试验确定检测系统的最佳系统参数，大大提高了检测效率。进一步地，执行步骤S102，对样品光栅图像进行背景校正，能够消除背景影响，获得精准的样品光栅透射图。进一步地，执行步骤S103，对所述样品光栅透射图提取样本区域进行分析，样本区域的数量可以根据实际需求设定，获得所述样品光栅透射图的像素灰度平均值。进一步地，执行步骤S104，根据所述样本区域以及所述像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性，影响微细光栅均匀性的因素有很多：刻蚀材料本身厚度不均匀、刻蚀过程中温度过高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光栅无损检测方法，其特征在于，包括：获取样品光栅图像；对所述样品光栅图像进行背景校正，获得样品光栅透射图；对所述样品光栅透射图提取样本区域进行分析，获得所述样品光栅透射图的像素灰度平均值；根据所述样本区域以及所述像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性；采用Sobel算子对所述样品光栅透射图进行缺陷提取；将均匀性结果信息和缺陷信息进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种光栅无损检测方法，其特征在于，包括：获取样品光栅图像；对所述样品光栅图像进行背景校正，获得样品光栅透射图；对所述样品光栅透射图提取样本区域进行分析，获得所述样品光栅透射图的像素灰度平均值；根据所述样本区域以及所述像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性；采用Sobel算子对所述样品光栅透射图进行缺陷提取；将均匀性结果信息和缺陷信息进行显示。2.根据权利要求1所述的光栅无损检测方法，其特征在于，对所述样品光栅图像进行背景校正，获得样品光栅透射图，包括：采集无样品光栅时的背景图像，并进行存储；将所述样品光栅图像与所述背景图像相除，获得样品光栅透射图。3.根据权利要求1所述的光栅无损检测方法，其特征在于，对所述样品光栅透射图提取样本区域进行分析，获得所述样品光栅透射图的像素灰度平均值，包括：将所述样品光栅透射图划分为M×N个区域，其中，M、N均为大于2的整数；取部分区域作为样本区域，计算所述样本区域的像素灰度平均值。4.根据权利要求3所述的光栅无损检测方法，其特征在于，取五个区域作为样本区域，分别为所述样品光栅透射图的中心区域、与所述中心区域距离相同的位于所述样品光栅透射图的四个方向的四个区域。5.根据权利要求4所述的光栅无损检测方法，其特征在于，根据所述样本区域以及所述像素灰度平均值判断样品光栅的均匀性，包括：将所述像素灰度平均值与预先存储的理论灰度平均值进行比较，计算相对误差和方差；提取所述样本区域的直方图，将所述样本区域的直方图和完整的样品光...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒远，王星泽，倪一帆，
申请(专利权)人：合刃科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44