激光制造

飞秒激光加工单晶硅材料过程中会伴随产生等离子体，通过CCD相机采集等离子体的光辐射信号得到等离子体光斑图像。针对光斑图像边缘与背景区域对比度不明显、信噪比低的特点，对光斑图像进行增强处理，并进一步对光斑图像亮度特征进行分析。首先，对原始光斑图像进行滤波，采用PCA(Principal Component Analysis)方法将其增强，对得到的第一主成分图像进行伪彩色处理，以便于分析其能量分布，并依据其能量分布信息将光斑的核心区域分割出来。其次，分别计算原始光斑图像质心、长轴以及核心烧蚀区的质心与长短轴，分析图像的几何特征，据此判断激光烧蚀加工的方向。再次，采用Niblack分割方法分割原始图像的灰度图，使用分割后的二值图像掩膜亮度信息，得到光斑图像的亮度特征。最后，分析光斑亮度特征分别与激光烧蚀加工方向和激光功率的关系。亮度特征与加工方向的相关系数小于0.09，与激光功率的相关系数大于0.5。结果表明，光斑图像的亮度特征不受加工方向的影响，因此光斑亮度特征具有较强的稳定性，可用于激光烧蚀功率的识别。

王福斌, 刘洋, 潘兴辰, 王宜文. 飞秒激光等离子体光斑图像增强及亮度分析[J]. 中国激光, 2019, 46(02): 1.  复制并引用该论文