[發明專利]一種考慮統計修正的熒光染色薄膜厚度測量標定方法

有效

• 申請號: 202110429857.5
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113029013B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王文中;陳虹百;梁鶴;趙自強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G06F17/15
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;郭德忠

本發明提供了一種考慮統計修正的熒光染色薄膜厚度測量標定方法，能夠顯著減小由熒光強度的隨機性所帶來的測量誤差，能有效提高熒光染色薄膜厚度的測量精度以及量程。基于統計學回歸分析方法得到標定系數，實現對隨機誤差的修正。以若干不同標準厚度薄膜的熒光照片作為樣本，使用分組平均擬合法或最小二乘法，構建標定系數方程組并求解，得到標定系數表。對于待測厚度薄膜的熒光照片，基于標定系數表以及薄膜厚度與熒光強度之間的關系式，計算得到每個像素單元對應的厚度。

技術領域

本發明涉及測量標定技術領域，具體涉及一種考慮統計修正的熒光染色薄膜厚度測量標定方法。

背景技術

熒光染色薄膜厚度測量技術是一種通過激發誘導熒光成像，測量透明熒光染色薄膜厚度的技術，可用于測量液體和固體薄膜的厚度，如測量結構間隙的高度、表面凹槽的深度以及LED熒光薄膜厚度等，在機械、電子、生物等行業中均有應用。

為定量測量厚度，需要通過標定得到薄膜厚度與熒光強度之間的關系式，確定關系式中各項標定系數，進而可由熒光強度計算出薄膜厚度。然而，受到各種因素影響，實際的標定過程中熒光強度往往存在隨機性，這給標定系數的計算帶來了隨機誤差，使得基于現有標定方法測量的精度難以保證。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種考慮統計修正的熒光染色薄膜厚度測量標定方法，能夠顯著減小由熒光強度的隨機性所帶來的測量誤差，能有效提高熒光染色薄膜厚度的測量精度以及量程。

為實現上述目的，本發明的一種考慮統計修正的熒光染色薄膜厚度測量標定方法，以若干不同標準厚度薄膜的熒光照片作為樣本，使用分組平均擬合法或最小二乘法，建立的薄膜厚度與熒光強度之間的關系式，構建標定系數方程組并求解，得到標定系數表；對于待測厚度薄膜的熒光照片，基于標定系數表以及薄膜厚度與熒光強度之間的關系式，計算得到每個像素單元對應的厚度。

其中，使用分組平均擬合法時，使用的熒光強度的基函數為：

建立的薄膜厚度與熒光強度之間的關系式為：

其中，i、j分別為像素單元所在行和列的編號；n為基函數的階次；N為基函數的總階數；k為圖片編號，k＝1.2.3…K，K為圖片總數，要求K＝N+1；為第m組第k張圖片的第i行、第j列像素單元對應的薄膜厚度；為第m組第k張圖片的第i行、第j列像素單元對應的第n階基函數項，其為以第m組第k張圖片的熒光強度g^(k,m)為自變量的函數；為第m組圖片的第i行、第j列像素單元對應的第n階標定系數。

其中，構建標定系數線性方程組如下：

求解標定系數線性方程組后，對各個樣本組得到的標定系數計算均值如下：

得到所有像素單元的標定系數數組，得到標定系數表；

其中，M為總組數，為計算均值后得到的第i行、第j列像素單元對應的第n階標定系數。

其中，待測像素單元的薄膜厚度計算方式為：

其中，為待測圖片的第i行、第j列像素單元對應的第n階基函數項，h_i,j為待測圖片的第i行、第j列像素單元對應的薄膜厚度。

其中，使用最小二乘法進行非線性擬合時，建立的薄膜厚度與熒光強度之間的關系式為：

構建最小二乘法標定系數線性方程組為：