[發(fā)明專利]基于圖片處理技術的層狀結構分層率的計算方法

有效

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• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN102854247A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設計）人: 翟超;盛況;郭清
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

技術領域

本發(fā)明屬于可靠性分析技術領域，涉及一種基于圖片處理技術的層狀結構超聲掃描圖片分層率計算的方法。

背景技術

電子器件能夠無故障的工作時間是器件可靠性研究關注的主要內容，隨著器件使用時間的增加，器件內部會發(fā)生老化現(xiàn)象，主要為由于環(huán)境溫度變化和器件自身消耗功率導致的溫度變化引起的連接內部各層的焊錫出現(xiàn)裂縫。為了觀測和研究焊錫層的分裂情況，超聲掃描作為一種無損檢測手段被廣泛應用。

超聲波的傳播方式是通過介質中分子的振動進行的，因此其傳播情況和介質有極大的關系，通常來說，介質的密度越大，超聲波傳播速度越快、衰減也越低，在稀薄的空氣中，超聲波會很快衰減至零而無法傳播。不同的介質具有不同的聲阻抗，代表了超聲波在其介質中傳播的能力，超聲掃描即是利用這一點來檢測不同材料之間界面是否存在裂縫。當超聲波傳播到兩種材料交界面時會發(fā)生反射（圖1），反射率ρ=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，其中Z1為超聲波傳出的材料聲阻抗、Z2為超聲波傳入的材料聲阻抗，空氣的聲阻抗非常小，接近于0，這樣理想狀態(tài)下當材料間出現(xiàn)分層或裂縫時，反射率為-100%，超聲掃描圖片即是用不同的顏色來標識不同的反射率，從而可以判斷出材料交界面是否出現(xiàn)分層或裂縫。

然而實際情況可能并不理想：在多層結構中超聲波可能產生散射及多次反射現(xiàn)象導致探頭不能完全接受到反射波；通常為了得到清晰的圖像，超聲掃描的門限寬度會選擇的較小，這樣材料交界面的輕微彎曲會使部分分層沒有被完全選擇到（圖2）。這樣采用超聲設備自身的分層判定會產生誤差，本專利即針對上述現(xiàn)象發(fā)明一種基于圖片處理技術的計算方式，來規(guī)避上述現(xiàn)象帶來的誤差，從而計算出準確有效的分層率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的，就是針對傳統(tǒng)的基于超聲掃描設備自身在實際應用中，判定分層部分在準確性方面的不足，充分考慮實際應用中存在的多種情況，提供一種基于圖片處理技術的層狀機構分層率的計算方法。首先考慮超聲掃描自身的分層判定即超聲波從傳出材料到裂縫的部分；并進一步考慮實際情況中可能發(fā)生的超聲波從裂縫進入到傳入材料的部分，將兩者加成在一起作為交界面總體分層率，從而提高分層率計算的準確性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于圖片處理技術的層狀結構分層率計算方法的技術方案包括以下步驟：

（1）用photoshop商業(yè)軟件打開待處理的超聲掃描圖片，圖片應包括掃描目標的材料交界面部分和圖例部分，其中材料交界面部分是超聲掃描圖片的有效區(qū)域，將其余區(qū)域除去，并記為圖層1；

（2）建立新的圖層2，背景設為透明，將圖層1有效區(qū)域映射到圖層2上，并選定圖層2。

（3）通過選框工具選定圖層2的的超聲掃描圖片的有效區(qū)域，然后在菜單欄中選擇“窗口-直方圖”，在右側直方圖的小窗口中通道選擇“顏色”，源選擇“選中的圖層”，高速緩存級別為1（若不為1，點擊直方圖小窗口右上方的嘆號），記錄此時直方圖下面像素值為A，此像素值即為圖片的全部像素。

（4）計算超聲波由傳出材料到縫隙的分層部分像素：在菜單欄上選擇“選擇-色彩范圍”，染色容差設定為200，然后點取圖例上紅色部分，點確定。記錄此時直方圖上標識的像素為A1。

一般來說超聲掃描自身設定反射率-98%——-100%為分層部分，在圖片中用紅色標識，圖例顯示出反射率從100%（白）——0%（黑）——-100%（紅），為非線性標識。

（5）計算超聲波由縫隙到傳入材料的分層部分像素：實際情況中反射率98%——100%也是分層情況，因而要疊加到原分層部分中。

在菜單欄上選擇“選擇-色彩范圍”，染色容差設定為一個適當值，然后點取圖例最上端白色部分，點確定，使得在圖例上選擇的白色區(qū)域與紅色區(qū)域比例一致，記錄此時直方圖上標識的像素A2。

（6）最后可計算實際分層率D=（A1+A2）/A。

通過基于圖片處理技術的層狀結構分層率的計算方法，可以快速、直觀、準確的堆超聲掃描圖片進行處理，從而得到量化的層狀結構分層率。

附圖說明

圖1是超聲掃描原理圖。

圖2是超聲掃描在實際情況中可能存在的問題。

圖3是圖層1。

圖4是圖層2，從此圖層上得到像素值A。

圖5是計算超聲波由材料到縫隙的縫隙部分像素的設定圖。

圖6是像素的計算結果圖，得到像素值A1。

圖7是計算分層率而設定色彩范圍。

圖8是通過色彩范圍的設定而得到的像素值A2。

具體實施方式