一种差动共焦轴向有效测量区域判定装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种差动共焦轴向有效测量区域判定装置、方法及系统，涉及共聚焦显微测量领域，方法包括：获取被测样品的表面图像以及预设轴向测量范围；根据预设轴向测量范围，提取差动图像的标准测量灰度区间，并确定焦前图像的第一可测量灰度区间和焦后图像的第二可测量灰度区间；剔除差动图像中标准测量灰度区间以外的图像区域；将第一可测量灰度区间和第二可测量灰度区间作交集运算；根据交集灰度区间过滤掉剔除后的差动图像中的无效测量区域，将剔除后的差动图像中的有效测量区域作为差动共焦轴向测量方法的有效测量区域。本发明专利技术的方法能够预判差动共焦轴向测量方法的有效测量区域，提高了差动共焦轴向测量方法在实际测量过程中数据真实性。量过程中数据真实性。量过程中数据真实性。

【技术实现步骤摘要】
一种差动共焦轴向有效测量区域判定装置、方法及系统


[0001]本专利技术涉及共聚焦显微测量领域，特别是涉及一种差动共焦轴向有效测量区域判定装置、方法及系统。

技术介绍

[0002]共聚焦显微测量技术从上世纪提出以来，因其独特的高对比、高分辨和良好的层析能力，被广泛应用于航空航天、生物医疗、半导体芯片等领域。传统共聚焦显微测量技术受限其双针孔的空间共轭关系。在二维成像时，需要横向逐点扫描。在三维测量时，需要逐层扫描。并且，其轴向测量精度受限于轴向扫描步进和峰值提取算法的准确度。为提高其轴向测量效率和测量精度，众多学者提出了差动共聚焦轴向测量方法。但都受限于其轴向偏移距离，使得其轴向测量范围受到限制。并且，受限于共聚焦轴向光强响应曲线的单边性，在轴向差动测量曲线中存在轴向位置误判的问题。同时，在微纳显微测量中，通常难以预先知道被测样品表面高度信息。因此，为保证差动共聚焦测量方法在实际测量过程中的数据真实性，需要预先判定其视场范围内有效的测量区域，所以当下亟需一种预先判定其视场范围内有效测量区域的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种差动共焦轴向有效测量区域判定装置、方法及系统，以确定差动共焦轴向测量方法的有效测量区域。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种差动共焦轴向有效测量区域判定装置，包括：照明单元、准直透镜、数字微镜器件、分光透镜、管镜、物镜、载物模块、聚焦透镜、相机和上位机；
[0006]所述照明单元用于产生点照明光；所述点照明光入射至所述准直透镜产生平行光束；所述平行光束入射至所述数字微镜器件后产生平行光阵列，并反射至所述分光透镜；所述平行光阵列经所述分光透镜反射，依次通过所述管镜和所述物镜照射至所述载物模块上的被测样品，并反射回所述物镜、所述管镜以及所述分光透镜，经所述分光透镜透射至所述聚焦透镜，通过所述聚焦透镜汇聚至所述相机；
[0007]所述相机与所述上位机连接，所述相机用于采集所述被测样品的表面图像，并将所述表面图像传输至所述上位机；
[0008]所述上位机用于根据所述表面图像提取差动共焦轴向测量方法的有效测量区域。
[0009]可选地，所述载物模块为三维运动载物台。
[0010]一种差动共焦轴向有效测量区域判定方法，所述差动共焦轴向有效测量区域判定方法应用于上述的差动共焦轴向有效测量区域判定装置，所述差动共焦轴向有效测量区域判定方法包括：
[0011]获取被测样品的表面图像以及预设轴向测量范围；所述表面图像包括焦前图像和焦后图像；
[0012]根据所述预设轴向测量范围，利用公式提取差动图像的标准测量灰度区间；其中，I表示灰度值，u表示轴向位置；所述差动图像为所述焦前图像的灰度值减去所述焦后图像的灰度值得到的灰度差值图像；
[0013]剔除所述差动图像中所述标准测量灰度区间以外的图像区域，得到剔除后的差动图像；所述剔除后的差动图像中包括有效测量区域和无效测量区域；
[0014]根据所述预设轴向测量范围，确定所述焦前图像的第一可测量灰度区间和所述焦后图像的第二可测量灰度区间；
[0015]将所述第一可测量灰度区间和所述第二可测量灰度区间作交集运算，得到交集灰度区间；
[0016]根据所述交集灰度区间剔除所述剔除后的差动图像中的无效测量区域，将所述剔除后的差动图像中的有效测量区域作为差动共焦轴向测量方法的有效测量区域。
[0017]可选地，所述预设轴向测量范围根据物镜的倍数确定。
[0018]可选地，根据所述预设轴向测量范围，确定所述焦前图像的第一可测量灰度区间和所述焦后图像的第二可测量灰度区间，具体包括：
[0019]提取所述焦前图像的灰度值和所述焦后图像的灰度值；
[0020]根据所述焦前图像的灰度值和对应的轴向位置，绘制焦前灰度值
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轴向位置曲线；
[0021]根据所述焦后图像的灰度值和对应的轴向位置，绘制焦后灰度值
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轴向位置曲线；
[0022]根据所述预设轴向测量范围和所述焦前灰度值
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轴向位置曲线，确定所述焦前图像的第一可测量灰度区间；
[0023]根据所述预设轴向测量范围和所述焦后灰度值
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轴向位置曲线，确定所述焦后图像的第二可测量灰度区间。
[0024]一种差动共焦轴向有效测量区域判定系统，包括：
[0025]数据获取模块，用于获取被测样品的表面图像以及预设轴向测量范围；所述表面图像包括焦前图像和焦后图像；
[0026]标准测量灰度区间确定模块，用于根据所述预设轴向测量范围，利用公式提取差动图像的标准测量灰度区间；其中，I表示灰度值，u表示轴向位置；所述差动图像为所述焦前图像的灰度值减去所述焦后图像的灰度值得到的灰度差值图像；
[0027]第一剔除模块，用于剔除所述差动图像中所述标准测量灰度区间以外的图像区域，得到剔除后的差动图像；所述剔除后的差动图像中包括有效测量区域和无效测量区域；
[0028]根据所述预设轴向测量范围，确定所述焦前图像的第一可测量灰度区间和所述焦后图像的第二可测量灰度区间；
[0029]交集运算模块，用于将所述第一可测量灰度区间和所述第二可测量灰度区间作交集运算，得到交集灰度区间；
[0030]第二剔除模块，用于根据所述交集灰度区间剔除所述剔除后的差动图像中的无效测量区域，将所述剔除后的差动图像中的有效测量区域作为差动共焦轴向测量方法的有效测量区域。
[0031]一种电子设备，包括：存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的差动共焦轴向有效测量区域判定方法。
[0032]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的差动共焦轴向有效测量区域判定方法。
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0034]本专利技术提供的差动共焦轴向有效测量区域判定装置、方法及系统，通过获取被测样品的表面图像以及预设轴向测量范围；根据预设轴向测量范围，提取差动图像的标准测量灰度区间，并确定焦前图像的第一可测量灰度区间和焦后图像的第二可测量灰度区间；剔除差动图像中标准测量灰度区间以外的图像区域；并根据第一可测量灰度区间和第二可测量灰度区间的交集过滤掉剔除后的差动图像中的无效测量区域，将剔除后的差动图像中的有效测量区域作为差动共焦轴向测量方法的有效测量区域。本专利技术的方法能够预判差动共焦轴向测量方法的有效测量区域，提高了差动共焦轴向测量方法在实际测量过程中数据真实性。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差动共焦轴向有效测量区域判定装置，其特征在于，包括：照明单元、准直透镜、数字微镜器件、分光透镜、管镜、物镜、载物模块、聚焦透镜、相机和上位机；所述照明单元用于产生点照明光；所述点照明光入射至所述准直透镜产生平行光束；所述平行光束入射至所述数字微镜器件后产生平行光阵列，并反射至所述分光透镜；所述平行光阵列经所述分光透镜反射，依次通过所述管镜和所述物镜照射至所述载物模块上的被测样品，并反射回所述物镜、所述管镜以及所述分光透镜，经所述分光透镜透射至所述聚焦透镜，通过所述聚焦透镜汇聚至所述相机；所述相机与所述上位机连接，所述相机用于采集所述被测样品的表面图像，并将所述表面图像传输至所述上位机；所述上位机用于根据所述表面图像提取差动共焦轴向测量方法的有效测量区域。2.根据权利要求1所述的差动共焦轴向有效测量区域判定装置，其特征在于，所述载物模块为三维运动载物台。3.一种差动共焦轴向有效测量区域判定方法，其特征在于，所述差动共焦轴向有效测量区域判定方法应用于权利要求1
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2任一项所述的差动共焦轴向有效测量区域判定装置，所述差动共焦轴向有效测量区域判定方法包括：获取被测样品的表面图像以及预设轴向测量范围；所述表面图像包括焦前图像和焦后图像；根据所述预设轴向测量范围，利用公式提取差动图像的标准测量灰度区间；其中，I表示灰度值，u表示轴向位置；所述差动图像为所述焦前图像的灰度值减去所述焦后图像的灰度值得到的灰度差值图像；剔除所述差动图像中所述标准测量灰度区间以外的图像区域，得到剔除后的差动图像；所述剔除后的差动图像中包括有效测量区域和无效测量区域；根据所述预设轴向测量范围，确定所述焦前图像的第一可测量灰度区间和所述焦后图像的第二可测量灰度区间；将所述第一可测量灰度区间和所述第二可测量灰度区间作交集运算，得到交集灰度区间；根据所述交集灰度区间剔除所述剔除后的差动图像中的无效测量区域，将所述剔除后的差动图像中的有效测量区域作为差动共焦轴向测量方法的有效测量区域。4.根据权利要求3所述的差动共焦轴向有效测量区域判定方法，其特征在于，所述预设轴向测量范围根据物镜的倍数确定。5.根据权利要求3所述的差动共焦轴向有效测量区域判定方法，其特征在于，根据所述预设轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：易定容，袁涛，吴栋梁，叶一青，蒋威，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：