1 北京理工大学 光电学院 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
2 北京圣非凡电子系统技术开发有限公司, 北京 102200
3 陆军工程大学 石家庄校区, 河北 石家庄 050003
针对微型机电系统(MEMS)的三维测量, 显微镜或光学轮廓干涉仪等传统方法存在显微测量精度低、设备成本高等问题, 且当结构含有较多断裂面时, 解包裹算法效果欠佳。本文提出一种基于多图像融合的MEMS显微三维测量方法。不同于多角度显微三维测量方法, 本研究首先利用单目显微镜, 通过单一轴向移动获取一系列测量目标深度信息的单一角度图像, 并利用去雾算法对图像进行预处理, 实现了去噪和有效信息提取的目的; 然后通过聚焦测度算法获取待测对象的深度信息; 最后利用数据处理软件进行三维拟合。基于上述原理, 本文以焦平面阵列(FPA)作为待测目标进行了测量实验。本文提出的三维测量方法和图像处理算法可获得更准确的FPA形貌, 可清晰显示反射面与支腿部分及反射面上的释放孔, 测得FPA 的支腿长度为110.6 μm, 每个反射面的像元尺寸为120.8 μm×70.8 μm, 与设计值基本吻合, 解决了断裂面难以测量的问题, 同时降低了微结构测量的难度和成本。单目显微镜单向移动的多图像融合测量技术对MEMS的三维形貌测量具有重要意义, 去雾算法在图像融合与三维测量的图像处理也有很好的应用价值。
微机电系统(MEMS) 三维形貌测量 显微镜 聚焦测度 去雾算法 Micro-electro-mechanical Systems (MEMS) 3D measurement microscope focus measurement haze removal algorithm
1 中山大学信息科学与技术学院, 广东 广州 510006
2 中山大学南方学院, 广东 广州 510970
3 广东第二师范学院计算机科学系, 广东 广州 510000
焦距的精确测量直接关系到光学仪器的正常使用和技术性能的充分发挥。基于光学离焦成像模型, 结合模糊图像处理快速算法,提出了一种新的实用性强的快速自动测焦方法。根据光学成像原理提出模糊图像条件下测焦原理的数学模型,运用最小二乘法拟合圆的图像处理算法计算模糊图像中两弥散光斑间的距离，利用这个距离值计算出透镜焦距。实验证明该方法能够以较高的精度估计出弥散光斑间的距离值, 从而实现精准且快速的自动测焦。该方法只需一幅模糊图像, 相对于传统的测焦方法, 减少了计算量, 提高了速度和可靠性，降低了系统的复杂度。
图像处理 成像系统 自动测焦 模糊图像处理 前景提取
为了验证柯林斯公式的一种近似计算方法，对光波通过方形孔径光阑及一薄透镜时的衍射图像进行理论计算，并与实验结果进行比较。研究结果表明，理论计算与实验结果一致。利用该方法对透镜的焦距进行了测量，将测量结果与传统方法测得的焦距进行比较，两者误差不到1%。
激光光学 柯林斯公式 ABCD系统 衍射条纹 焦距测量 laser optics Collins' formula ABCD system diffraction stripe focus measurement
