[发明专利]表面疵病检测图像拼接时物像坐标误差调整装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面疵病检测图像拼接时物像坐标误差调整装置及方法。

背景技术

表面疵病检测是精密元件质量检验的主要项目之一。随着现代光学技术的发展，对一些元件如光学元件集成电路的硅片表面质量要求越来越高，尤其对一些用于光学系统中的高精度的光学元件表面的疵病更具有严格的控制。在许多领域要用到了大量大口径的精密元件，这些元件表面缺陷、划痕、碎边等各种疵病的存在将造成不同程度散射从而会严重影响整个系统的正常运行。由于大口径精密元件要求检测的疵病要求达到微米量级，为了分辨微米量级的物体，显微镜的物方的成像区域往往可能只有几个mm的大小，这样大口径光学元件的尺寸一般为几百毫米，而扫描的子孔径一般为几毫米左右。因此检测大口径光学元件时，需要扫描的子孔径图有几百甚至几千幅，然后利用数字图像处理的方法，对子孔径图实施拼接得到含有大口径光学元件表面疵病信息的全孔径图，然后将全孔径图进行基于数学形态学的滤波、二值化、疵病特征提取等处理，达到疵病检测和定位的目的。

在数字图像处理方法中，对物面进行XY扫描过程中，XY扫描系统构成了XY轴的物面直角坐标，而成像的CCD坐标又构成了XY轴的像面直角坐标。而这两个坐标在未经过精确的误差分析和调整前两个坐标完全有可能是不吻合的，而被引入到所扫描的子孔径阵列中，而且这些误差会随扫描轨迹的增长而不断的积累，导致子孔径拼接时出现不同程度的像素错位，当被检的口径越大，即子孔径拼接的图像帧数就越多，由于像素错位引入的拼接误差就越大，使表面疵病的几何参数产生偏差，从而影响整个系统对光学元件表面疵病的正确评价。

目前，国内外对表面的疵病常用的检测方法也只是实现小区域疵病的定性和统计的分析，尚没有对大口径元件表面疵病实现自动化检测及数字评价。本发明为实现全孔径图像的正确拼接，对影响全孔径拼接的各项误差进行探讨，找到影响子孔径正确拼接的主要因素以及减小和消除拼接误差的方法，利用特定的调整机构，使物面XY扫描坐标与成像的CCD坐标一致，确实是多帧子孔径图像扫描拼接中一个所需迫切解决的问题，也是实现精确自动化检测的一个重要手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面疵病检测图像拼接时物像坐标误差调整装置及方法。

表面疵病检测图像拼接时物像坐标误差调整装置具有基座，在基座上设有角度调整台支座、角度调整台，在角度调整台上装有显微镜固定架，在显微镜固定架中固定有光学显微镜，在光学显微镜上端装有CCD，CCD依次与图像采集卡、计算机、XY扫描驱动电路及XY扫描工作台相连接，在XY扫描工作台上安放调整时用的标准板。

表面疵病检测图像拼接时物像坐标误差调整方法包括如下步骤：

1)根据被测大口径元件尺寸、光学显微镜物方视场大小计算出所需拼接的N×N的子孔径数及沿拼接方向重叠区域像素数，计算影响全孔径拼接时的误差源CCD坐标与扫描轨迹坐标间夹角的最大角度容差α_max

αmax=tan-11(N-1)×(A-B)---(1)]]>

式中A表示子孔径图某行的像素数，B表示沿拼接方向重叠区域像素数；

2)在XY扫描工作台上安放具有标准刻线的标准板，计算机通过XY扫描驱动电路使XY扫描工作台移动，对标准板上的标准刻线形成扫描，采集有标准刻线图像的子孔径图A₁和图A₂，计算出CCD坐标与扫描轨迹坐标间的实际夹角α，