CN112066896A - 曲面样品顶点定位方法、装置和椭偏仪 - Google Patents
曲面样品顶点定位方法、装置和椭偏仪 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种曲面样品顶点定位方法、装置和椭偏仪,该方法包括:获取清晰的样品图像;在所述清晰的样品图像上确定基准点,以所述基准点建立三维坐标系;在所述三维坐标系内以第一步长确定多个采集点;在预设波长范围内,采集每个所述采集点处的光强值;将数值最大的所述光强值对应的采集点确定为所述曲面样品顶点。本申请能够快速、精确地寻找出测量曲面样品的最佳测量点。
Description
技术领域
本申请涉及光学测量技术领域,尤其是涉及一种曲面样品顶点定位方法、装置和椭偏仪。
背景技术
椭偏仪是一种用于探测薄膜厚度、光学常数以及材料微结构的光学测量仪器。椭偏仪普遍用来测量平面样品,在使用椭偏仪对曲面样品进行测量时,需要定位到曲面的顶点(即最佳测量点)来进行测量,由于曲面样品的顶点对准较平面样品来说更加复杂,被测曲面样品在三维空间上任意一点上位置的微弱变化都会偏离最佳测量点,因此需要一种能够快速、准确地定位到被测曲面样品的最佳测量点的方式。
发明内容
为了能够快速准确地定位到被测样品曲面的顶点,本申请提供一种曲面样品顶点定位方法、装置和椭偏仪。
第一方面,本申请提供了一种曲面样品顶点定位方法,包括:获取清晰的样品图像;在所述清晰的样品图像上确定基准点,以所述基准点建立三维坐标系;在所述三维坐标系内以第一步长确定多个采集点;在预设波长范围内,采集每个所述采集点处的光强值;将数值最大的所述光强值对应的采集点确定为所述曲面样品顶点。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为,所述获取清晰的样品图像,包括:采集样品图像;分析所述样品图像的清晰度,基于所述清晰度改变样品在竖直方向上的高度以获取所述清晰的样品图像。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为,所述分析所述样品图像的清晰度,包括:所述清晰度由所述样品图像的横向梯度值和纵向梯度值来表征,所述横向梯度值越大和/或所述纵向梯度值越大,说明所述样品图像越清晰;
所述横向梯度值采用下式计算:
所述纵向梯度值采用下式计算:
其中,m为计算区域的宽度,n为计算区域的高度,g为像素值,(x,y)为像素点坐标,D(f)纵为纵向梯度值,D(f)横为横向梯度值。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为,所述在所述清晰的样品图像上确定基准点,包括:获取所述清晰的样品图像的中心坐标,将所述中心坐标与预设坐标进行比对;根据比对结果调节所述基台的位置使所述中心坐标和所述预设坐标重合;将所述中心坐标和所述预设坐标重合点确定为所述基准点。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为,所述获取所述清晰的样品图像的中心坐标,包括:对所述清晰的样品图像进行二值化处理得到所述清晰的样品图像的二值化图像;以所述二值化图像上预设位置为坐标原点建立二维坐标系;沿所述二维坐标系x轴方向,以第二步长遍历所述二值化图像上的每一行以获取所述二值化图像上每一行的所有第一像素值来形成每一行的x坐标值集合,当某个第一像素值为0时,将该第一像素值所对应的x轴坐标加入所述每一行的x坐标值集合;去掉所述x坐标值集合中的最大值和最小值,计算其余值的平均值,将该平均值确定为每一行的x轴坐标值;遍历完成后将所得到的多个所述x轴坐标值中的最大值和最小值去掉,并计算其余的所述x轴坐标值的第一平均值;将所述第一平均值确定为所述中心坐标的横坐标;沿所述二维坐标系y轴方向,以第二步长遍历所述二值化图像上的每一列以获取所述二值化图像上每一列的所有第二像素值来形成每一列的y坐标值集合,当某个所述第二像素值为0时,将该第二像素值所对应的y轴坐标加入所述每一列的y坐标值集合;去掉所述y坐标值集合中的最大值和最小值,计算其余值得平均值,将该平均值确定为每一列的y轴坐标值;遍历完成后将所得到的多个所述y轴坐标值中的最大值和最小值去掉,并计算其余的所述y轴坐标值的第二平均值;将所述第二平均值确定为所述中心坐标的纵坐标。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为,所述根据比对结果调节所述基台的位置使所述中心坐标和所述预设坐标重合,包括:在同一坐标系下,若所述中心坐标的横坐标小于所述预设坐标的横坐标,则调节所述样品沿x轴正向运动使得所述中心坐标的横坐标等于所述预设坐标的横坐标;若所述中心坐标的横坐标大于所述预设坐标的横坐标,则调节所述样品沿x轴负向运动使得所述中心坐标的横坐标等于所述预设坐标的横坐标;若所述中心坐标的纵坐标大于所述预设坐标的纵坐标,则调节所述样品沿y轴负向运动使得所述中心坐标的纵坐标等于所述预设坐标的纵坐标;若所述中心坐标的纵坐标小于所述预设坐标的纵坐标,则调节所述样品沿y轴正向运动使得所述中心坐标的纵坐标等于所述预设坐标的纵坐标。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为,所述在所述三维坐标系内以第一步长确定多个采集点,包括:沿所述三维坐标系x轴方向以所述第一步长确定所述采集点在x轴方向上的坐标的第一坐标集合;沿所述三维坐标系y轴方向以所述第一步长确定所述采集点在y轴方向上的坐标的第二坐标集合;沿所述三维坐标系z轴方向以所述第一步长确定所述采集点在z轴方向上的坐标的第三坐标集合;以所述第一坐标集合中任一坐标作为所述采集点的x轴坐标,以所述第二坐标集合中任一坐标作为所述采集点的y轴坐标,以所述第三坐标集合中任一坐标作为所述采集点的z轴坐标,来确定多个采集点。
在第二方面,本申请提供了一种曲面样品顶点定位装置,样品放置在椭偏仪的基台上,包括:图像获取模块,用于获取清晰的样品图像;坐标建立模块,用于在所述清晰的样品图像上确定基准点,以所述基准点建立三维坐标系;点位规划模块,用于在所述三维坐标系内以第一步长确定多个采集点;光强采集模块,用于在预设波长范围内,采集每个所述采集点处的光强值;点位确定模块,用于将数值最大的所述光强值对应的采集点确定为所述曲面样品顶点。
在第三方面,本申请提供了一种椭偏仪,包括如第二方面所述的曲面样品顶点定位装置。
在第四方面,本申请提供一种椭偏仪,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如第一方面中任一种所述的方法的计算机程序。
在本申请实施例提供的曲面样品顶点定位方法、装置和椭偏仪中,通过获取清晰的样品图像,在清晰的样品图像上确定基准点,以基准点建立三维坐标系,在三维坐标系内以第一步长确定多个采集点,在预设波长范围内,采集每个采集点处的光强值,将数值最大的光强值对应的采集点确定为曲面样品顶点,从而能够快速、精确地寻找出测量曲面样品的最佳测量点。
附图说明
图1示出了本申请实施例提供的样品台的结构示意图。
图2示出了本申请实施例提供的椭偏仪的结构示意图。
图3示出了本申请实施例提供的曲面样品顶点定位方法的流程图。
图4示出了本申请实施例提供的曲面样品顶点定位装置的方框图。
图5示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的结构示意图。
附图标记说明:
10、第一电控平移台;11、电控升降台;12、第一连接件;
20、第二电控平移台;21、第二连接件;
30、第一电控倾斜台;31、第一转动件;
40、第二电控倾斜台;41、第二转动件;
50、支架;51、驱动电机;
60、连接架;
70、基台;
80、基板;81、CCD相机;82、起偏臂;83、检偏臂。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例,都属于本公开保护的范围。
另外,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1示出了本申请实施例提供的样品台的结构示意图。如图1所示,样品台包括基台70、转动驱动机构和线性驱动机构。其中,基台70与转动驱动机构连接,转动驱动机构与线性驱动机构连接。
基台70用于放置被测曲面样品。转动驱动机构与基台70连接,用于驱动基台70在第一方向和第三方向形成的平面内转动,和/或转动驱动机构用于驱动基台70在第二方向和第三方向形成的平面内转动。
线性驱动机构与转动驱动机构连接,用于驱动转动驱动机构在第一方向,和/或第二方向,和/或第三方向上往复运动,从而由转动驱动机构带动基台70在第一方向,和/或第二方向,和/或第三方向上往复运动。
其中,第一方向与第二方向垂直,第三方向垂直于第一方向和第二方向形成的平面。例如,第一方向可以是三维坐标系中的x轴,第二方向可以是三维坐标系的y轴,第三方向可以是三维坐标系中的z轴。
转动驱动机构驱动基台70在由x轴和y轴形成的平面内转动,即实现了基台70在x轴方向上的俯仰。转动驱动机构驱动基台70在由y轴和z轴形成的平面内转动,即实现了基台70在y轴方向上的俯仰。由于基台70能够被转动驱动机构驱动实现x轴方向上的俯仰和y轴方向上的俯仰,即也能够实现在z轴方向上的旋转。
线性驱动机构驱动转动驱动机构在x轴方向上往复运动,即实现了线性驱动机构驱动基台70在x轴方向上往复运动;线性驱动机构驱动转动驱动机构在y轴方向上往复运动,即实现了线性驱动机构驱动基台70在y轴方向上往复运动;线性驱动机构驱动转动驱动机构在z轴方向上往复运动,即实现了线性驱动机构驱动基台70在z轴方向上往复运动。
在一示例中,在采用椭偏仪对被测曲面样品进行检测时,可以将样品放置在基台70上,通过线性驱动机构在第一方向,和/或第二方向,和/或第三方向上来调节基台70的位置,使基台70位于椭偏仪的CCD相机81下方,从而方便CCD相机81采集样品图像。
在一些实施例中,为了使线性驱动机构能够驱动转动驱动机构来实现上述的往复运动,线性驱动机构可以包括电控升降台11、沿第一方向分布的第一电控平移台10和沿第二方向分布的第二电控平移台20。
具体地,电控升降平台11设置在第一电控平移台10的底部,第二电控平移台20设置在第一电控平移台10上的第一连接件12上,转动驱动机构设置在第二电控平移台20上的第二连接件21上,电控升降平台11能够驱动第一电控平移台10在第三方向上往复运动,即实现了线性驱动机构驱动转动驱动机构在第三方向上往复运动。
第一电控平移台10沿第一方向分布,即其长度方向沿第一方向分布,也就是说,第一电控平移台10上的第一连接件12能够在第一方向上往复运动,第一电控平移台10能够驱动第二电控平移台20在第一方向上往复运动,即实现了线性驱动机构驱动转动驱动机构在第一方向上往复运动。
第二电控平移台20沿第二方向分布,即其长度方向沿第二方向分布,由于第一方向和第二方向垂直,也就是说,第二电控平移台20和第一电控平移台10在其各自的长度方向上相互垂直设置,第二电控平移台20能够驱动转动驱动机构在第二方向上往复运动,即实现了线性驱动机构驱动转动驱动机构在第二方向上往复运动。
例如,在对被测样品进行检测时,需要对被测样品进行初步对准,即将放置样品的基台70初步移动至CCD相机81的下方。此时,可以通过第一电控平移台10驱动基台70在第一方向上移动,和/或通过第二电控平移台20驱动基台70在第二方向上移动,以使得基台70初步移动至CCD相机81的下方。在调节样品图像的清晰度时,可以通过第一电控升降台11来驱动基台70在第三方向上运动,以改变CCD相机81采集的样品图像的清晰度。
在一些实施例中,为了使转动驱动机构能够驱动基台70在第一方向和第三方向形成的平面,和/或第二方向和第三方向形成的平面内转动,转动驱动机构可以包括第一电控倾斜台30、第二电控倾斜台40、支架50和连接架60。
具体地,第一电控倾斜台30与第二电控平移台20上的第二连接件21连接,因此,第二电控平移台20能够驱动第一电控倾斜台30在第二方向上往复运动。
第二电控倾斜台40与第一电控倾斜台30上的第一转动件31连接,并且第一电控倾斜台30的转动方向所在的平面与第二电控倾斜台40的转动方向所在的平面垂直。
支架50与第二电控倾斜台40上的第二转动件41连接,支架50的一端设置有驱动电机51,为保证支架50的平衡,例如可以在支架50的另一端设置一个配重块,以使得支架50两端保持平衡。
连接架60沿第一方向延伸形成,连接架60的一端与驱动电机51的输出端连接,另一端与基台70连接。
基台70需要在第一方向和第三方向形成的平面内转动时,可以通过第二电控倾斜台40上的第二转动件41来带动支架50转动,从而带动基台70在第一方向和第三方向形成的平面内转动。基台70需要在第二方向和第三方向形成的平面内转动时,可以通过第一电控倾斜台30上的第一转动件31来带动第二电控倾斜台40转动,从而带动基台70在第二方向和第三方向形成的平面内转动。
图2示出了本申请实施例提供的椭偏仪的结构示意图。如图2所示,椭偏仪包括基板80、CCD相机81、起偏臂82、检偏臂83、控制器(图中未示出)和上述实施例中的样品台。
CCD相机81、起偏臂82、检偏臂83和样品台均设置在基板80的同一侧,并且CCD相机81固定设置在基板80上且位于样品台的上方。起偏臂82和检偏臂83可移动地设置在基板80上,并且起偏臂82设置在CCD相机81的一侧,检偏臂83设置在CCD相机81的另一侧。在检测样品时,起偏臂82发射入射光照射在被测样品上,经由被测样品表面将入射光反射至检偏臂83处,CCD相机81实时采集样品图像。
控制器与CCD相机81连接,能够接收CCD相机81采集的样品图像并对该样品图像进行处理。
控制器分别与起偏臂82和检偏臂83连接,能够控制起偏臂82和检偏臂83在基板80上的移动位置,以改变光线的入射角和反射角。
在一些实施例中,控制器与转动驱动机构连接,能够控制转动驱动机构来驱动基台70在第一方向和第三方向形成的平面,和/或第二方向和第三方向形成的平面内转动,以改变入射面和被测样品表面的夹角。
在一示例中,在使用椭偏仪检测曲面样品时,需要保证该样品的检测面与参考面重合,此时,通过控制器控制转动驱动机构来驱动基台70在第一方向和第三方向形成的二平面,和/或第二方向和第三方向形成的二平面内转动,从而改变入射面和被测曲面样品表面的夹角,以使得该被测曲面样品的检测面和参考面重合。
在一些实施例中,控制器与线性驱动机构连接,能够控制线性驱动机构来驱动基台70在第三方向上往复运动,以获取清晰的样品图像;还能够控制线性调节机构来驱动基台70在第一方向和/或第二方向上往复运动,以确定基准点;还能够控制线性驱动机构以预设步长驱动基台70分别沿第一方向,和/或第二方向,和/或第三方向运动,以确定多个采集点。
下面通过具体的实施例并结合附图来详细地介绍控制器的工作过程。
图3示出了本申请实施例提供的曲面样品顶点定位方法的流程图,该方法可以由上述实施例中的控制器来执行。如图3所示,该方法包括以下步骤:
步骤301,获取清晰的样品图像。
首先,通过椭偏仪上的CCD相机81采集样品图像。然后,分析样品图像的清晰度,并基于清晰度调节基台70在竖直方向上的高度以获取清晰的样品图像。
样品图像的清晰度例如可以由该样品图像的横向梯度值和纵向梯度值来进行表征,横向梯度值和/或纵向梯度值的数值越大,则说明样品图像越清晰。
例如,控制器在接收由CCD相机81实时采集的样品图像,分析该样品图像的横向梯度值和/或纵向梯度值,并控制线性驱动机构来驱动基台70在第三方向(即竖直方向)上往复运动,以改变基台70在竖直方向上的高度,从而改变样品图像的横向梯度值和/或纵向梯度值,使得样品图像更加清晰。
样品图像的横向梯度值例如可以采用下式进行计算:
样品图像的纵向梯度值例如可以采用下式进行计算:
其中,m为计算区域的宽度,n为计算区域的高度,g为像素值,(x,y)为像素点坐标,D(f)纵为纵向梯度值,D(f)横为横向梯度值。
步骤302,在清晰的样品图像上确定基准点,以基准点建立三维坐标系。
在本实施例中,基准点为样品图像上的中心坐标和预设坐标重合的点。预设坐标可以是由本领域技术人员根据被检测样品的实际情况来设定的坐标值,此处不作限定。
在清晰的样品图像上确定基准点可以先获取清晰的样品图像的中心坐标,并将该中心坐标与预设坐标进行比对,控制器根据比对结果来控制线性驱动机构以驱动基台70运动,使得清晰的样品图像上的中心坐标与预设坐标重合。
在一些实施例中,获取清晰的样品图像的中心坐标例如可以采用如下方法:
首先,对清晰的样品图像进行二值化处理得到清晰的样品图像的二值化图像。然后,以二值化图像上预设位置为坐标原点建立二维坐标系。最后,在该二维坐标系中确定中心坐标的横坐标和纵坐标,以确定该中心坐标的坐标值。
例如,在二维坐标系中确定中心坐标的横坐标,控制器可以控制线性驱动机构中的第一电控平移台10来驱动基台70沿二维坐标系x轴方向运动,例如可以通过控制第一电控平移台10上的步进电机以第二步长来驱动基台70运动,来遍历二值化图像上的每一行上所有的第一像素值来形成每一行的x坐标值集合,去掉该x坐标值集合中的最大值和最小值,计算其余值得平均值,将该平均值确定为每一行的x轴坐标,遍历完成后将所得到的多个x轴坐标值中的最大值和最小值去掉,并计算其余的x轴坐标值的第一平均值,将该第一平均值确定为中心坐标的横坐标。
需要说明的是,在遍历每一行上的所有第一像素值的过程中,当该行中某个第一像素值为0时,将该第一像素值所对应的x轴坐标加入每一行的x坐标值集合中。
又例如,在二维坐标系中确定中心坐标的纵坐标,控制器可以控制线性驱动机构中的第二电控平移台20来驱动基台70沿二维坐标系y轴方向运动,例如可以通过控制第二电控平移台20上的步进电机以第二步长来驱动基台70运动,来遍历二值化图像上的每一列上所有的第二像素值来形成每一列的y坐标值集合,去掉该y坐标值集合中的最大值和最小值,计算其余值得平均值,将该平均值确定为每一列的y轴坐标,遍历完成后将所得到的多个y轴坐标值中的最大值和最小值去掉,并计算其余的y轴坐标值的第二平均值,将该第二平均值确定为中心坐标的纵坐标。
需要说明的是,在遍历每一列上的所有第二像素值的过程中,当该列中某个第二像素值为0时,将该第二像素值所对应的y轴坐标加入每一列的y坐标值集合中。
还需要说明的是,第二步长的具体数值可以由本领域技术人员根据实际情况来进行设定,此处不作限定。
在一些实施例中,控制器根据比对结果来控制线性驱动机构驱动基台70运动来使得中心坐标与预设坐标重合,例如可以先建立一个坐标系,根据中心坐标的横坐标和预设坐标的横坐标的比对结果、中心坐标的纵坐标和预设坐标的纵坐标的比对结果来控制线性驱动机构。
例如,在中心坐标的横坐标小于预设坐标的横坐标时,控制器控制线性驱动机构来驱动基台70沿x轴正向(第一方向)运动使得中心坐标的横坐标等于预设坐标的横坐标。
例如,在中心坐标的横坐标大于预设坐标的横坐标时,控制器控制线性驱动机构驱动基台70沿x轴负向(第一方向)运动使得中心坐标的横坐标等于预设坐标的横坐标。
例如,在中心坐标的纵坐标大于预设坐标的纵坐标时,控制器控制线性驱动机构驱动基台70沿y轴负向(第二方向)运动使得中心坐标的纵坐标等于预设坐标的纵坐标。
例如,在中心坐标的纵坐标小于预设坐标的纵坐标时,控制器控制线性驱动机构驱动基台70沿y轴正向(第二方向)运动使得中心坐标的纵坐标等于预设坐标的纵坐标。
步骤303,在三维坐标系内以第一步长确定多个采集点。
控制器控制第一电控平移台10间接驱动基台70沿三维坐标系x轴方向(第一方向)以第一步长确定采集点在x轴方向上的坐标的第一坐标集合。控制器控制第二电控平移台20间接驱动基台70沿三维坐标系y轴方向以第一步长确定采集点在y轴方向上的坐标的第二坐标集合。控制器控制电控升降平台11间接驱动基台70沿三维坐标系z轴方向以第一步长确定采集点在z轴方向上的坐标的第三坐标集合。
最后,以第一坐标集合中任一坐标作为采集点的x轴坐标,以第二坐标集合中任一坐标作为采集点的y轴坐标,以第三坐标集合中任一坐标作为采集点的z轴坐标,来确定多个采集点。
需要说明的是,第一步长的具体数值可以由本领域技术人员根据实际情况来进行设定,此处不作限定。
步骤304,在预设波长范围内,采集每个采集点处的光强值。
采集每个采集点处的光强值可以采用摄谱仪来进行采集。由于样品经由起偏臂82发射的入射光照射,在每个采集点处均会有不同波长的光。本领域技术人员可以根据需要来设定预设波长范围以筛选出需要的波长对应的光的光强值。
步骤305,将数值最大的光强值对应的采集点确定为曲面样品顶点。
在一些实施例中,例如可以通过muller矩阵来判断所定位到的曲面样品顶点是否是最佳测量点。例如,被测点的数据形成一个4×4的muller矩阵,如果在该矩阵中左下角的4个数据(第三行第一列、第二列的数据,第四行第一列、第二列的数据)和右上角的4个数据(第一行第三列、第四列的数据,第二行第三列、第四列的数据)均为0,则说明定位到的曲面样品顶点为最佳测量点;反之,则定位到的曲面样品顶点非最佳测量点。
在另一些实施例中,如果定位到的测量点不是最佳测量点,可以减小第一步长的数值,更加精细地确定采集点,还可以增加x轴、y轴或z轴单向位移来确定采集点,从而重新确定最佳的测量点。
根据本公开的实施例,通过获取清晰的样品图像,在清晰的样品图像上确定基准点,以基准点建立三维坐标系,在三维坐标系内以第一步长确定多个采集点,在预设波长范围内,采集每个采集点处的光强值,将数值最大的光强值对应的采集点确定为曲面样品顶点,从而能够快速、精确地寻找出测量曲面样品的最佳测量点。
需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本公开并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本公开,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于可选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。
以上是关于方法实施例的介绍,以下通过装置实施例,对本申请所述方案进行进一步说明。
图4示出了本申请实施例提供的曲面样品顶点定位装置的方框图。该曲面顶点定位装置可以被包括在上述实施例中的控制器中或者被实现为上述实施例中的控制器。如图4所示,该装置包括:
图像获取模块401,用于获取清晰的样品图像。
坐标建立模块402,用于在清晰的样品图像上确定基准点,以基准点建立三维坐标系。
点位规划模块403,用于在三维坐标系内以第一步长确定多个采集点。
光强采集模块404,用于在预设波长范围内,采集每个采集点处的光强值。
点位确定模块405,用于将数值最大的光强值对应的采集点确定为曲面样品顶点。
在一些实施例中,图像获取模块401具体用于:
通过椭偏仪上的CCD相机采集样品图像;
分析样品图像的清晰度,基于清晰度调节基台在竖直方向上的高度以获取清晰的样品图像。
在一些实施例中,图像获取模块401具体还用于:
清晰度由样品图像的横向梯度值和纵向梯度值来表征,横向梯度值越大和/或纵向梯度值越大,说明样品图像越清晰。
横向梯度值采用下式计算:
纵向梯度值采用下式计算:
其中,m为计算区域的宽度,n为计算区域的高度,g为像素值,(x,y)为像素点坐标,D(f)纵为纵向梯度值,D(f)横为横向梯度值。
在一些实施例中,坐标建立模块402具体用于:
获取清晰的样品图像的中心坐标,将中心坐标与预设坐标进行比对;
根据比对结果调节基台的位置使中心坐标和预设坐标重合;
将中心坐标和预设坐标重合点确定为基准点。
在一些实施例中,坐标建立模块402具体用于:
对所述清晰的样品图像进行二值化处理得到所述清晰的样品图像的二值化图像;
以所述二值化图像上预设位置为坐标原点建立二维坐标系;
沿所述二维坐标系x轴方向,
以第二步长遍历所述二值化图像上的每一行以获取所述二值化图像上每一行的所有第一像素值来形成每一行的x坐标值集合,当某个第一像素值为0时,将该第一像素值所对应的x轴坐标加入所述每一行的x坐标值集合;
去掉所述x坐标值集合中的最大值和最小值,计算其余值的平均值,将该平均值确定为每一行的x轴坐标值;
遍历完成后将所得到的多个所述x轴坐标值中的最大值和最小值去掉,并计算其余的所述x轴坐标值的第一平均值;
将所述第一平均值确定为所述中心坐标的横坐标;
沿所述二维坐标系y轴方向,
以第二步长遍历所述二值化图像上的每一列以获取所述二值化图像上每一列的所有第二像素值来形成每一列的y坐标值集合,当某个所述第二像素值为0时,将该第二像素值所对应的y轴坐标加入所述每一列的y坐标值集合;
去掉所述y坐标值集合中的最大值和最小值,计算其余值得平均值,将该平均值确定为每一列的y轴坐标值;
遍历完成后将所得到的多个所述y轴坐标值中的最大值和最小值去掉,并计算其余的所述y轴坐标值的第二平均值;
将所述第二平均值确定为所述中心坐标的纵坐标。
在一些实施例中,坐标建立模块402具体还用于:
在同一坐标系下,
若中心坐标的横坐标小于预设坐标的横坐标,则调节基台沿x轴正向运动使得中心坐标的横坐标等于预设坐标的横坐标;
若中心坐标的横坐标大于预设坐标的横坐标,则调节基台沿x轴负向运动使得中心坐标的横坐标等于预设坐标的横坐标;
若中心坐标的纵坐标大于预设坐标的纵坐标,则调节基台沿y轴负向运动使得中心坐标的纵坐标等于预设坐标的纵坐标;
若中心坐标的纵坐标小于预设坐标的纵坐标,则调节基台沿y轴正向运动使得中心坐标的纵坐标等于预设坐标的纵坐标。
在一些实施例中,点位规划模块403具体用于:
沿三维坐标系x轴方向以第一步长确定采集点在x轴方向上的坐标的第一坐标集合;
沿三维坐标系y轴方向以第一步长确定采集点在y轴方向上的坐标的第二坐标集合;
沿三维坐标系z轴方向以第一步长确定采集点在z轴方向上的坐标的第三坐标集合;
以第一坐标集合中任一坐标作为采集点的x轴坐标,以第二坐标集合中任一坐标作为采集点的y轴坐标,以第三坐标集合中任一坐标作为采集点的z轴坐标,来确定多个采集点。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,所述描述的模块的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种椭偏仪,该椭偏仪包括上述的曲面顶点定位装置,该椭偏仪能够快速、精确地寻找出测量曲面样品的最佳测量点。
图5示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的结构示意图。
如图5所示,终端设备或服务器包括中央处理单元(CPU)501,其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中,还存储有***操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。
以下部件连接至I/O接口505:包括键盘、鼠标等的输入部分506;包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分507;包括硬盘等的存储部分508;以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质511,诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等,根据需要安装在驱动器510上,以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。
特别地,根据本公开的实施例,上文参考流程图图3描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如,本公开的实施例包括一种计算机程序产品,其包括承载在机器可读介质上的计算机程序,该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中,该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装,和/或从可拆卸介质511被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)501执行时,执行本申请的***中限定的上述功能。
需要说明的是,本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中,计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于:无线、电线、光缆、RF等等,或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图,图示了按照本公开各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,前述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现,也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中,例如,可以描述为:一种处理器包括图像获取模块、坐标建立模块、点位规划模块、光强采集模块、光强计算模块和点位确定模块。其中,这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定,例如,图像获取模块还可以被描述为“用于获取清晰的样品图像的模块”。
作为另一方面,本申请还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的;也可以是单独存在,而未装配入该电子设备中的。上述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序,当上述前述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的曲面样品顶点定位方法。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的公开范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种曲面样品顶点定位方法,其特征在于,包括:
获取清晰的样品图像;
在所述清晰的样品图像上确定基准点,以所述基准点建立三维坐标系;
在所述三维坐标系内以第一步长确定多个采集点;
在预设波长范围内,采集每个所述采集点处的光强值;
将数值最大的所述光强值对应的采集点确定为所述曲面样品顶点。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取清晰的样品图像,包括:
采集样品图像;
分析所述样品图像的清晰度,基于所述清晰度改变样品在竖直方向上的高度以获取所述清晰的样品图像。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述清晰的样品图像上确定基准点,包括:
获取所述清晰的样品图像的中心坐标,将所述中心坐标与预设坐标进行比对;
根据比对结果调节所述基台的位置使所述中心坐标和所述预设坐标重合;
将所述中心坐标和所述预设坐标重合点确定为所述基准点。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述获取所述清晰的样品图像的中心坐标,包括:
对所述清晰的样品图像进行二值化处理得到所述清晰的样品图像的二值化图像;
以所述二值化图像上预设位置为坐标原点建立二维坐标系;
沿所述二维坐标系x轴方向,
以第二步长遍历所述二值化图像上的每一行以获取所述二值化图像上每一行的所有第一像素值来形成每一行的x坐标值集合,当某个第一像素值为0时,将该第一像素值所对应的x轴坐标加入所述每一行的x坐标值集合;
去掉所述x坐标值集合中的最大值和最小值,计算其余值的平均值,将该平均值确定为每一行的x轴坐标值;
遍历完成后将所得到的多个所述x轴坐标值中的最大值和最小值去掉,并计算其余的所述x轴坐标值的第一平均值;
将所述第一平均值确定为所述中心坐标的横坐标;
沿所述二维坐标系y轴方向,
以第二步长遍历所述二值化图像上的每一列以获取所述二值化图像上每一列的所有第二像素值来形成每一列的y坐标值集合,当某个所述第二像素值为0时,将该第二像素值所对应的y轴坐标加入所述每一列的y坐标值集合;
去掉所述y坐标值集合中的最大值和最小值,计算其余值得平均值,将该平均值确定为每一列的y轴坐标值;
遍历完成后将所得到的多个所述y轴坐标值中的最大值和最小值去掉,并计算其余的所述y轴坐标值的第二平均值;
将所述第二平均值确定为所述中心坐标的纵坐标。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据比对结果调节所述基台的位置使所述中心坐标和所述预设坐标重合,包括:
在同一坐标系下,
若所述中心坐标的横坐标小于所述预设坐标的横坐标,则调节所述样品沿x轴正向运动使得所述中心坐标的横坐标等于所述预设坐标的横坐标;
若所述中心坐标的横坐标大于所述预设坐标的横坐标,则调节所述样品沿x轴负向运动使得所述中心坐标的横坐标等于所述预设坐标的横坐标;
若所述中心坐标的纵坐标大于所述预设坐标的纵坐标,则调节所述样品沿y轴负向运动使得所述中心坐标的纵坐标等于所述预设坐标的纵坐标;
若所述中心坐标的纵坐标小于所述预设坐标的纵坐标,则调节所述样品沿y轴正向运动使得所述中心坐标的纵坐标等于所述预设坐标的纵坐标。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述三维坐标系内以第一步长确定多个采集点,包括:
沿所述三维坐标系x轴方向以所述第一步长确定所述采集点在x轴方向上的坐标的第一坐标集合;
沿所述三维坐标系y轴方向以所述第一步长确定所述采集点在y轴方向上的坐标的第二坐标集合;
沿所述三维坐标系z轴方向以所述第一步长确定所述采集点在z轴方向上的坐标的第三坐标集合;
以所述第一坐标集合中任一坐标作为所述采集点的x轴坐标,以所述第二坐标集合中任一坐标作为所述采集点的y轴坐标,以所述第三坐标集合中任一坐标作为所述采集点的z轴坐标,来确定多个采集点。
8.一种曲面样品顶点定位装置,其特征在于,包括:
图像获取模块,用于获取清晰的样品图像;
坐标建立模块,用于在所述清晰的样品图像上确定基准点,以所述基准点建立三维坐标系;
点位规划模块,用于在所述三维坐标系内以第一步长确定多个采集点;
光强采集模块,用于在预设波长范围内,采集每个所述采集点处的光强值;
点位确定模块,用于将数值最大的所述光强值对应的采集点确定为所述曲面样品顶点。
9.一种椭偏仪,其特征在于,包括如权利要求8所述的曲面顶点定位装置。
10.一种椭偏仪,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种所述的方法的计算机程序。
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