CN117252870A - 一种纳米压印模具的图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米压印模具的图像处理方法，属于图像处理技术领域，包括以下步骤：S1、采集纳米压印模具的实时图像，并获取纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色；S2、对实时图像进行平整处理，生成平整图像；S3、根据纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色，确定平整图像的感兴趣检测区域，完成图像处理。本发明考虑模具表面平整度对模具图像的质量影响，对模具图像进行平整处理，提高检测准确性；同时，结合光刻胶的颜色确定图像中可能存在残留物的感兴趣检测区域，进一步精确需要重点检测的区域，减少算法流程。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种纳米压印模具的图像处理方法。
背景技术
纳米压印光刻技术作为一种平台型微纳加工技术，理论上可应用于所有微纳结构应用场景，是完美解决当下硅光核心器件、光学核心元件大批量和低成本制造的最优方案。可广泛用于消费类电子（人脸识别、3D传感，屏下指纹识别等）、AR眼镜、车载光学（AR-HUD、迎宾光毯、3D感知等）、生物芯片及显示领域（WGP、微透镜阵列、成像等）和镜头模组等领域。纳米压印技术分为三步：第一步是纳米压印模具的加工：一般使用电子束刻蚀等手段，在硅或其他衬底上加工出所需要的结构作为纳米压印模具；由于电子的衍射极限远小于光子，因此可以达到远高于光刻的分辨率。第二步是图样的转移：在待加工的材料表面涂上光刻胶，然后将纳米压印模具压在其表面，采用加压的方式使图案转移到光刻胶上；注意光刻胶不能被全部去除，防止模板与材料直接接触，损坏纳米压印模具。第三步是衬底的加工：用紫外光使光刻胶固化，移开纳米压印模具后，用刻蚀液将上一步未完全去除的光刻胶刻蚀掉，露出待加工材料表面，然后使用化学刻蚀的方法进行加工，完成后去除全部光刻胶，最终得到高精度加工的材料。而纳米压印模具作为加工的重要工具，常常存在残留物，影响加工的精确性，因此本发明提出一种纳米压印模具的图像处理方法，确定需重点进行残留物检测的区域。
发明内容
本发明为了解决以上问题，提出了一种纳米压印模具的图像处理方法。
本发明的技术方案是：一种纳米压印模具的图像处理方法包括以下步骤：
S1、采集纳米压印模具的实时图像，并获取纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色；
S2、获取纳米压印模具表面的平整度，并根据纳米压印模具表面的平整度，对实时图像进行平整处理，生成平整图像；
S3、根据纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色，确定平整图像的感兴趣检测区域，完成图像处理。
进一步地，S2包括以下子步骤：
S21、获取纳米压印模具的实时图像中各个像素点的亮度值，并根据纳米压印模具表面的平整度，计算实时图像中各个像素点的平整亮度值；
S22、构建一次平整条件，判断实时图像中各个像素点的平整亮度值与周围八个相邻像素点的亮度值是否满足一次平整条件，若是则进入S23，否则进入S24；
S23、将实时图像中所有像素点的平整亮度值的均值作为平整图像中各个像素点的亮度值，完成平整处理；
S24、将实时图像中各个像素点的平整亮度值与周围八个相邻像素点的亮度值的均值作为实时图像中各个像素点的临时亮度值，并根据实时图像中各个像素点的临时亮度值，确定平整图像中各个像素点的亮度值，完成平整处理。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，纳米压印模具在生产或工作过程中，存在因生产导致模具自身表面不平整的缺陷或因工作过程导致模具表面出现损耗带来的不平整，会对判断纳米压印模具是否存在残留物产生负面影响，因此本发明对纳米压印模具的实时图像进行平整处理，减少模具自身表明不平整对残留物检测带来的误差。本发明根据模具表面的平整度，计算各个像素点的平整亮度值，并根据平整亮度值判断是否满足一次平整条件，若是则直接将实时图像中所有像素点的平整亮度值的均值作为平整图像中各个像素点的亮度值，否则还需进行各个像素点的临时亮度值来完成平整。
进一步地，S21中，实时图像中像素点的平整亮度值的计算公式为：；式中，/>表示纳米压印模具表面的平整度，/>表示实时图像中像素点的亮度值，/>表示最大值运算，/>表示对数运算。
在本发明中，对实时图像中各个像素点的亮度值做以e为底的对数运算以及绝对值运算，再与亮度值和平整度之间的最大值做乘法运算，确定能反映像素点平整程度和亮度程度的系数。
进一步地，S22中，一次平整条件的表达式为：；式中，/>表示实时图像中像素点的平整亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第一相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第二相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第三相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第四相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第五相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第六相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第七相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第八相邻像素点的亮度值。
进一步地，S24中，平整图像中像素点的亮度值的计算公式为：；式中，/>表示实时图像中像素点的临时亮度值，/>表示实时图像中像素点的最大临时亮度值，/>表示实时图像中像素点的最小临时亮度值。
进一步地，S3包括以下子步骤：
S31、根据纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色以及平整图像中各个像素点的颜色值，确定平整图像的颜色兴趣阈值；
S32、根据平整图像中各个像素点的颜色值，计算平整图像中各个像素点的颜色兴趣权重；
S33、将最大颜色兴趣权重对应的像素点作为标准像素点，计算平整图像中标准像素点的颜色兴趣权重与其余像素点的颜色兴趣权重之间的差值，将差值小于颜色兴趣阈值的像素点所在区域作为平整图像的感兴趣检测区域。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，在纳米压印模具工作过程中，在待加工材料表面涂上光刻胶，然后将纳米压印模具压在其表面，采用加压的方式使图案转移到光刻胶上。光刻胶不能被全部去除，防止纳米压印模具与待加工材料直接接触，损坏纳米压印模具。因此，光刻胶可能成为残留物，故本发明通过光刻胶的颜色值来提取残留物大致区域。
进一步地，S31中，平整图像的颜色兴趣阈值的计算公式为：；式中，/>表示平整图像中第/>个像素点的红色通道值，/>表示平整图像中第/>个像素点的绿色通道值，/>表示平整图像中第/>个像素点的蓝色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的红色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的绿色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的蓝色通道值，/>表示平整图像的像素点个数，/>表示常数。
进一步地，S32中，平整图像中像素点的颜色兴趣权重的计算公式为：；式中，/>表示平整图像中像素点的红色通道值，/>表示平整图像中像素点的绿色通道值，/>表示平整图像中像素点的蓝色通道值，/>表示指数。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种纳米压印模具的图像处理方法，考虑模具表面平整度对模具图像的质量影响，对模具图像进行平整处理，提高检测准确性；同时，结合光刻胶的颜色确定图像中可能存在残留物的感兴趣检测区域，进一步精确需要重点检测的区域，减少算法流程，为纳米压印模具的残留物检测提供有效支撑。
附图说明
图1为纳米压印模具的图像处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
如图1所示，本发明提供了一种纳米压印模具的图像处理方法，包括以下步骤：
S1、采集纳米压印模具的实时图像，并获取纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色；
S2、获取纳米压印模具表面的平整度，并根据纳米压印模具表面的平整度，对实时图像进行平整处理，生成平整图像；
S3、根据纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色，确定平整图像的感兴趣检测区域，完成图像处理。
在本方面中，平整图像的感兴趣检测区域即为纳米压印模具大概率存在残留物的区域，需重点观测，可以利用深度学***整图像的感兴趣检测区域中是否存在残留物。深度学习算法可以采用卷积神经网络完成残留物检测，其准确性和效率较高。
在本发明实施例中，S2包括以下子步骤：
S21、获取纳米压印模具的实时图像中各个像素点的亮度值，并根据纳米压印模具表面的平整度，计算实时图像中各个像素点的平整亮度值；
S22、构建一次平整条件，判断实时图像中各个像素点的平整亮度值与周围八个相邻像素点的亮度值是否满足一次平整条件，若是则进入S23，否则进入S24；
S23、将实时图像中所有像素点的平整亮度值的均值作为平整图像中各个像素点的亮度值，完成平整处理；
S24、将实时图像中各个像素点的平整亮度值与周围八个相邻像素点的亮度值的均值作为实时图像中各个像素点的临时亮度值，并根据实时图像中各个像素点的临时亮度值，确定平整图像中各个像素点的亮度值，完成平整处理。
在本发明中，纳米压印模具在生产或工作过程中，存在因生产导致模具自身表面不平整的缺陷或因工作过程导致模具表面出现损耗带来的不平整，会对判断纳米压印模具是否存在残留物产生负面影响，因此本发明对纳米压印模具的实时图像进行平整处理，减少模具自身表明不平整对残留物检测带来的误差。本发明根据模具表面的平整度，计算各个像素点的平整亮度值，并根据平整亮度值判断是否满足一次平整条件，若是则直接将实时图像中所有像素点的平整亮度值的均值作为平整图像中各个像素点的亮度值，否则还需进行各个像素点的临时亮度值来完成平整。
在本发明实施例中，S21中，实时图像中像素点的平整亮度值的计算公式为：；式中，/>表示纳米压印模具表面的平整度，/>表示实时图像中像素点的亮度值，/>表示最大值运算，/>表示对数运算。
在本发明中，对实时图像中各个像素点的亮度值做以e为底的对数运算以及绝对值运算，再与亮度值和平整度之间的最大值做乘法运算，确定能反映像素点平整程度和亮度程度的系数。
在本发明实施例中，S22中，一次平整条件的表达式为：；式中，/>表示实时图像中像素点的平整亮度值，表示实时图像中像素点对应的第一相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第二相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第三相邻像素点的亮度值，表示实时图像中像素点对应的第四相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第五相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第六相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第七相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第八相邻像素点的亮度值。
在本发明实施例中，S24中，平整图像中像素点的亮度值的计算公式为：；式中，/>表示实时图像中像素点的临时亮度值，/>表示实时图像中像素点的最大临时亮度值，/>表示实时图像中像素点的最小临时亮度值。
在本发明实施例中，S3包括以下子步骤：
S31、根据纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色以及平整图像中各个像素点的颜色值，确定平整图像的颜色兴趣阈值；
S32、根据平整图像中各个像素点的颜色值，计算平整图像中各个像素点的颜色兴趣权重；
S33、将最大颜色兴趣权重对应的像素点作为标准像素点，计算平整图像中标准像素点的颜色兴趣权重与其余像素点的颜色兴趣权重之间的差值，将差值小于颜色兴趣阈值的像素点所在区域作为平整图像的感兴趣检测区域。
在本发明中，在纳米压印模具工作过程中，在待加工材料表面涂上光刻胶，然后将纳米压印模具压在其表面，采用加压的方式使图案转移到光刻胶上。光刻胶不能被全部去除，防止纳米压印模具与待加工材料直接接触，损坏纳米压印模具。因此，光刻胶可能成为残留物，故本发明通过光刻胶的颜色值来提取残留物大致区域。
在本发明实施例中，S31中，平整图像的颜色兴趣阈值的计算公式为：；式中，/>表示平整图像中第个像素点的红色通道值，/>表示平整图像中第/>个像素点的绿色通道值，/>表示平整图像中第/>个像素点的蓝色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的红色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的绿色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的蓝色通道值，/>表示平整图像的像素点个数，/>表示常数。
在本发明实施例中，S32中，平整图像中像素点的颜色兴趣权重的计算公式为：；式中，/>表示平整图像中像素点的红色通道值，/>表示平整图像中像素点的绿色通道值，/>表示平整图像中像素点的蓝色通道值，/>表示指数。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种纳米压印模具的图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集纳米压印模具的实时图像，并获取纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色；
S2、获取纳米压印模具表面的平整度，并根据纳米压印模具表面的平整度，对实时图像进行平整处理，生成平整图像；
S3、根据纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色，确定平整图像的感兴趣检测区域，完成图像处理。
2.根据权利要求1所述的纳米压印模具的图像处理方法，其特征在于，所述S2包括以下子步骤：
S21、获取纳米压印模具的实时图像中各个像素点的亮度值，并根据纳米压印模具表面的平整度，计算实时图像中各个像素点的平整亮度值；
S22、构建一次平整条件，判断实时图像中各个像素点的平整亮度值与周围八个相邻像素点的亮度值是否满足一次平整条件，若是则进入S23，否则进入S24；
S23、将实时图像中所有像素点的平整亮度值的均值作为平整图像中各个像素点的亮度值，完成平整处理；
S24、将实时图像中各个像素点的平整亮度值与周围八个相邻像素点的亮度值的均值作为实时图像中各个像素点的临时亮度值，并根据实时图像中各个像素点的临时亮度值，确定平整图像中各个像素点的亮度值，完成平整处理。
3.根据权利要求2所述的纳米压印模具的图像处理方法，其特征在于，所述S21中，实时图像中像素点的平整亮度值的计算公式为：/>；式中，/>表示纳米压印模具表面的平整度，/>表示实时图像中像素点的亮度值，/>表示最大值运算，/>表示对数运算。
4.根据权利要求2所述的纳米压印模具的图像处理方法，其特征在于，所述S22中，一次平整条件的表达式为：；式中，/>表示实时图像中像素点的平整亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第一相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第二相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第三相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第四相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第五相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第六相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第七相邻像素点的亮度值，/>表示实时图像中像素点对应的第八相邻像素点的亮度值。
5.根据权利要求2所述的纳米压印模具的图像处理方法，其特征在于，所述S24中，平整图像中像素点的亮度值的计算公式为：/>；式中，/>表示实时图像中像素点的临时亮度值，/>表示实时图像中像素点的最大临时亮度值，/>表示实时图像中像素点的最小临时亮度值。
6.根据权利要求1所述的纳米压印模具的图像处理方法，其特征在于，所述S3包括以下子步骤：
S31、根据纳米压印模具与待加工材料之间光刻胶的颜色以及平整图像中各个像素点的颜色值，确定平整图像的颜色兴趣阈值；
S32、根据平整图像中各个像素点的颜色值，计算平整图像中各个像素点的颜色兴趣权重；
S33、将最大颜色兴趣权重对应的像素点作为标准像素点，计算平整图像中标准像素点的颜色兴趣权重与其余像素点的颜色兴趣权重之间的差值，将差值小于颜色兴趣阈值的像素点所在区域作为平整图像的感兴趣检测区域。
7.根据权利要求6所述的纳米压印模具的图像处理方法，其特征在于，所述S31中，平整图像的颜色兴趣阈值的计算公式为：/>；式中，/>表示平整图像中第/>个像素点的红色通道值，/>表示平整图像中第/>个像素点的绿色通道值，/>表示平整图像中第/>个像素点的蓝色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的红色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的绿色通道值，/>表示光刻胶的颜色对应的蓝色通道值，/>表示平整图像的像素点个数，/>表示常数。
8.根据权利要求6所述的纳米压印模具的图像处理方法，其特征在于，所述S32中，平整图像中像素点的颜色兴趣权重的计算公式为：/>；式中，/>表示平整图像中像素点的红色通道值，/>表示平整图像中像素点的绿色通道值，表示平整图像中像素点的蓝色通道值，/>表示指数。
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