[发明专利]直拉单晶硅直径测量方法

权利要求书

1.直拉单晶硅直径测量方法，其特征在于具体步骤如下：

1)使用两个普通工业用模拟摄像头分别采集引晶和等径过程中的图像，引晶过程中采用长焦镜头，等径过程中采用短焦距镜头；

2)对采集到的每帧图像在指定区域内进行Canny边缘检测，指定区域为包含光圈图像的区域，并进行二值化操作，二值化的结果仅保留光圈图像；

3)经过Canny边缘检测和二值化后，所得到的为光圈图像的双边，通过横向扫描，滤除掉光圈图像的内边，保留光圈图像的外边；

4)通过摄像机光轴和单晶生长轴之间的夹角将椭圆光圈图像校正为圆光圈图像；

5)利用中点Bresenham画圆算法进行圆的亚像素最佳逼近，通过判断最佳逼近圆和光圈图像的重合程度来确定目标圆的几何参数和准确位置；

6)普通工业模拟摄像机的图像采样频率为24帧每秒，大于晶体转动的速度，通过平均值滤波法对每帧计算得到的直径进行滤波，排除干扰误差，得到更加准确的单晶生长的直径值。

2.根据权利要求1所述的直拉单晶硅直径测量方法，其特征在于：所述普通工业用模拟摄像头的分辨率为720*576，引晶过程中采用长焦镜头的焦距为50mm，等径过程中短焦距镜头焦距为12mm。

3.根据权利要求1所述的直拉单晶硅直径测量方法，其特征在于：所述Canny边缘检测和二值化的具体过程为，

1)将单晶图像和高斯mask进行卷积，平滑图象，减弱噪声，

设单晶图像像素点(x，y)的灰度值为f(x，y)，高斯平滑的模板大小为

H(x,y)=1/16121242121]]>高斯卷积的结果为

G(x，y)＝f(x，y)*H(x，y)；

2)单晶图像中的光圈边缘指向不同的方向，使用4个一阶偏导的有限差分检测水平、垂直以及对角线方向的边缘，原始图像与每个mask所作的卷积都存储起来，四个差分算子为

H1=|-1-111|,]]>H2=|11-1-1|,]]>H3=|-11-11|,]]>H4=|1-11-1|]]>

3)得到全局的梯度并不足以确定边缘，为确定边缘，必须保留局部梯度最大的点，利用梯度方向抑制非极大值(non-maxima suppression，NMS)，在每一点上，邻域的中心像素M与沿着梯度线的两个像素相比，如果M的梯度值不比沿梯度线的两个相邻像素梯度值大，则令M＝0；

4)用双阈值算法检测和连接边缘，设定两个阈值τ1和τ2，且2τ1≈τ2，从而可以得到两个阈值边缘图象N1[i，j]和N2[i，j]，由于N2[i，j]使用高阈值得到，因而含有很少的假边缘，但有间断，在N2[i，j]中把边缘连接成轮廓，当到达轮廓的端点时，该算法就在N1[i，j]的8邻点位置寻找可以连接到轮廓上的边缘，这样，算法不断地在N1[i，j]中收集边缘，直到将N2[i，j]连接起来为止，由于单晶图像中的光圈部分亮度最高，设计合理的二值化阈值使得光圈图像的灰度值为255，其余部分均为0。