[發明專利]考慮熒光成像區域的熒光染色薄膜厚度測量標定方法

有效

• 申請號: 202110431109.0
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113125401B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 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: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01B11/06;G06F17/12
• 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熒光成像區域的熒光染色薄膜厚度測量標定方法，能夠顯著減小由熒光成像區域的光學特性帶來的測量誤差，能有效提高熒光染色薄膜厚度的測量精度以及量程。基于熒光成像區域的光學特性，在標定一個像素單元對應的薄膜厚度時既考慮本像素單元熒光強度的影響，又考慮其周圍多個像素單元的熒光強度的影響，從而建立薄膜厚度與熒光強度之間的關系式。使用不同標準厚度薄膜的熒光照片，根據每個像素單元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。拍攝待測薄膜的熒光照片，基于標定系數表以及薄膜厚度與熒光強度之間的關系式，計算得到每一像素單元對應的薄膜厚度。

技術領域

本發明涉及測量標定技術領域，具體涉及一種考慮熒光成像區域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，測量透明熒光介質薄膜厚度的技術，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。根據Beer-Lambert定律，均勻含有熒光物質的透明液體或固體介質薄膜在受到垂直入射的光線激發時，產生的熒光強度與薄膜厚度在一定范圍內呈線性關系。

現有的標定方法是通過實驗擬合得到線性系數，直接由熒光強度計算出薄膜厚度。然而，受到實際光學系統中熒光成像區域的光學特性的影響，熒光強度與薄膜厚度之間的關系往往更加復雜，使基于常規標定方法測量的量程受到限制，精度難以保證。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種考慮熒光成像區域的熒光染色薄膜厚度測量標定方法，能夠顯著減小由熒光成像區域的光學特性帶來的測量誤差，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，本發明的一種考慮熒光成像區域的熒光染色薄膜厚度測量標定方法，建立薄膜厚度與熒光強度之間的關系式，據該關系式構建標定系數線性方程組，并求解相應的標定系數數組，進而得到待測像素單元的薄膜厚度；

其中，建立薄膜厚度與熒光強度之間的關系式時，對于標定的每個像素單元對應的薄膜厚度，均考慮熒光成像區域的光學特性：既考慮本像素單元熒光強度的影響，又考慮其周圍多個像素單元的熒光強度的影響。

其中，所述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為熒光成像區域階次編號；N為熒光成像區域的總階數；k為圖片編號，k＝1.2.3…K；K為圖片總數，要求K＝N+1；為第k張圖片的第i行、第j列像素單元對應的薄膜厚度；為第k張圖片的第i行、第j列像素單元對應的n階像素單元的熒光強度之和；為第i行、第j列像素單元對應的n階標定系數。

其中，所述標定系數線性方程組為：

其中，待測像素單元的薄膜厚度為：

其中，為待測圖片的第i行、第j列像素單元對應的n階像素單元的熒光強度之和，_hi,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，建立薄膜厚度與熒光強度之間的關系式的具體方式為：

步驟S1:給定需要考慮的熒光成像區域的階數N；

步驟S2:拍攝不同標準厚度薄膜的熒光照片，總數為K，要求K＝N+1；

步驟S3:對某一像素單元，建立初始的薄膜厚度與熒光強度之間的關系式：

簡化相同熒光成像區域階次項之和，得到所述薄膜厚度與熒光強度之間的關系式。