1 北京理工大学光电学院，光电成像与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 中国科学院微电子研究所先导工艺研发中心，北京 100029
3 中国科学院大学微电子学院，北京 100049
光刻是将集成电路器件的结构图形从掩模转移到硅片或其他半导体基片表面上的工艺过程，是实现高端芯片量产的关键技术。在摩尔定律的推动下，光刻技术跨越了90~7 nm及以下的多个工艺节点，逐步逼近其分辨率的物理极限。同时，光刻系统的衍射受限特性，以及各类系统像差、误差和工艺偏差，都会严重影响光刻成像精度。此时，必须采用计算光刻技术来提高光刻成像分辨率和图形保真度。计算光刻是涉及光学、半导体技术、计算科学、图像与信号处理、材料科学、信息学等多个专业的交叉研究领域。它以光学成像和工艺建模为基础，采用数学方法对光刻成像过程进行全链路的仿真与优化，实现成像误差的高精度补偿，能够有效提升工艺窗口和芯片制造良率，降低光刻工艺的研发周期与成本，目前已成为高端芯片制程的核心环节之一。本文首先简单介绍了计算光刻的前身，即传统的分辨率增强技术，在此基础上介绍了计算光刻的基本原理、模型和算法。之后对光学邻近效应校正、光源优化和光源掩模联合优化三种常用的计算光刻技术进行了综述，总结了相关的研究进展、成果和应用。最后，阐述了计算光刻当前所面临的需求与挑战，并讨论了最新技术进展和未来发展方向。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922008
1 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所, 西安 710065
2 西北工业大学, 西安 710068
雾霾天气下拍摄的图像, 由于大气中混浊悬浮物对光的吸收和散射的影响, 导致“透光”强度减弱, 图像能见度严重降低, 许多特征被覆盖或模糊, 限制和影响了可见光视觉系统工作效用的发挥。研究针对低能见度天气下, 可见光视觉系统工作受限的现实, 从雾天图像退化模型出发, 通过发掘颜色分布与透射率两者之间的约束关系构建透射率求解方程。之后, 通过对大气光值在线更新和马尔可夫随机场模型, 实现对大气光及透射率的时空连续性约束, 解决复杂场景以及天气条件下可见光视觉系统工作的适应性与稳健性问题。实验结果表明, 所提算法可以有效地提高低能见度条件下的成像距离, 视频图像去雾后忠于原始图片颜色分布, 无色彩失真, 可为后续高级视觉任务提供良好的图像基础。
视频去雾 光电图像 大气散射 物理模型 图像去雾增强 video dehazing electro-optic image atmospheric scattering physical model image dehazing and enhancing
海军工程大学兵器工程学院, 湖北 武汉 430033
由于水体对光的吸收和散射,水下光电图像具有低信噪比、低对比度等特点,导致目标难以识别,限制了水下光电成像装备的实际应用和发展。为提高目标的探测精度和识别率,提出包含一维并行卷积和子像素卷积的深度卷积神经网络,利用其从水下光电图像训练集中学习优化图像质量的参数,实现了去噪和对比度增强。实验结果表明,相比于经典去噪方法和对比度增强方法联合处理的结果,本文方法得到的峰值信噪比和均方根对比度分别平均提高了2.93 dB和14.41,能够有效地权衡去噪、对比度增强和亮度提升等,获得适合人眼视觉感受的图像,且处理单幅图像的平均速度是经典方法的9.46倍。利用测试集对网络进行测试,其在一定范围内较好地优化了图像质量,具有一定的泛化特性。
图像处理 水下光电图像 噪声 低对比度 卷积神经网络 子像素卷积 光学学报
2018, 38(11): 1110004
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
提出了光电图像传感器辐照效应参数测试需要解决的问题, 简述了光电图像传感器参数测试国际标准(EMVA1288)的原理和要求, 建立了基于EMVA1288国际标准的光电图像传感器辐照效应测试系统, 并进行了辐照试验验证。验证试验表明: 该系统能对光电图像传感器辐照前后的时域、空域和光谱类参数进行测试, 较好地解决了光电图像传感器辐照效应测试难题, 如测试效率、数据可比对、兼容和拓展性等, 具有较好的推广应用前景。
光电图像传感器 辐照效应 测试系统 EMVA1288国际标准 photoelectric image sensor radiation effect testing system EMVA1288 international standard
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
在光电系统中,为了获得更高质量的光电图像,需增加传感器数量、提高传感器分辨率等,这使得光电图像采集系统采集的数据量剧增。为满足对大量光电图像数据的高速采集及实时显示,提出一种基于PCIE接口的光电图像采集系统,该系统以FPGA作为控制核心,利用专用桥接芯片PEX8311实现PCIE协议,采用模块化设计思想,并预留丰富拓展接口。测试结果表明,单通道采集实时光电图像数据与主机通讯实际速率达到170 MB/s,超出PCI理论带宽132 MB/s约30%,能解决传统基于PCI接口的系统数据传输带宽不足等问题。
光电系统 光电图像采集 PCIE接口 实时性 通讯带宽 electro-optical system photoelectric image acquisition PCIE interface real-time communication bandwidth
1 中国工程物理研究院 a.应用电子学研究所
2 b.高功率微波技术国防科技重点实验室，四川绵阳 621999
3 西南技术物理研究所控制与信息技术部，四川成都 610041
针对复杂背景下，光电图像目标检测跟踪的难题，分析了基于光电图像目标检测跟踪的基本模型。依据距离信息的空间维度和包含的信息量，提出将距离信息划分为标量距离信息、矢量距离信息以及阵列距离信息的分类方法；系统地研究了面向光电图像目标检测跟踪的距离信息处理方法。通过分析研究得出光电图像目标尺寸与标量距离信息的关系；提出将图像高层特征匹配模型从平面扩展到三维立体空间的图像匹配方法；总结了阵列距离信息在目标检测识别中的应用价值。通过面向光电目标检测跟踪的距离信息处理方法的分析研究，为融合距离信息的光电图像目标尺度分析、图像匹配以及目标种类辨识提供了理论依据。
光电图像 距离 信息融合 目标跟踪 目标检测 photoelectric image distance information fusion target tracking target detection 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(5): 769
1 湖南文理学院 物理与电子科学学院，湖南 常德 415000
2 四川农业大学 生命科学与理学院，四川 雅安 625014
为了更好地进行印制电路板线路检测，提出了一种有效的检测方法.首先分析了基于直方图势函数模型的图像预处理基本原理，运用该原理对印制电路板光电图像进行预处理，得到初步去模糊去噪音后边缘图像.然后提出了一种改进Hough变换直线检测方法，由该方法可确定图像中存在直线的大致位置，从而初步提取候选区域内的特征点集.接着讨论了最小二乘法直线检测基本原理，应用最小二乘法对经过改进Hough变换初步检测出来的直线进行拟合，得到精确的直线参量，加上模式聚类方法得到最后的直线.最后对实际获取的模糊且含噪音印制电路板光电图像应用所提方法进行检测实验.结果表明，本文的方法能够更好地体现出印制电路板线路的检测.
印制电路板线路检测 直线检测 印制电路板光电图像 改进Hough变换 最小二乘法 势函数模型 PCB circuitry detection Line detection PCB photoelectric image Improved Hough transform Least square method Potential function model
1 电子科技大学 光电信息学院,四川 成都 610054
2 湖南文理学院 物理与电子科学学院,湖南 常德 415000
3 四川大学制造科学与工程学院,四川 成都 610065
为了获取完整且大面积的印刷电路板(PCB)光电图像,在淡入淡出的自然缝合算法的基础上,提出了一种基于硬件的图像自动拼接新算法,并分析了其基本原理。选择用中值滤波滤除图像中的噪声。针对获取后的PCB光电图像整体偏暗的特点和其直方图中出现灰度冗余的情况,提出了去灰度冗余与灰度变换结合起来的图像增强新算法,并分析了其基本原理。用图像自动拼接算法得到了完整且大面积的PCB光电图像实验结果;用完整图像中的局部小图像从主观与客观两方面对几种图像增强算法的增强效果进行了比较,本图像增强算法的增强效果较好。
图像处理 印刷电路板光电图像 线阵CCD 图像自动拼接 图像增强
1 电子科技大学 光电信息学院,成都 610054
2 湖南文理学院 物理与电子科学学院,湖南 常德 415000
3 四川大学 制造科学与工程学院,成都610065
分析了CCD获取的图像光照不均蜕化产生原因.针对光照不均蜕化的印刷电路板图像的具体情况,用同态滤波器在频域空间进行滤波而增强图像,从而改善图像的目标与背景对比度.讨论了最大类间方差法,给出了其优点.为了更好的分割图像,在此基础上,考虑两类间距与各类内聚性对图像分割的不同影响,提出了一种改进的最大类间方差法.最后对光照不均蜕化的PCB光电图像用不同方法进行了实验,结果表明改进方法能更好地分割图像.
光照不均蜕化校正 阈值分割 印刷电路板光电图像 同态滤波器 最大类间方差 目标识别 Nonuniform illumination ecdysis emendation Thresholding segmentation PCB photoelectricity image Homostasis filter Maximum variance between clusters (Otsu) Target recognition
介绍了机载光电探测航姿信息融合的必要性，阐述了航姿信息融合算法的基本原理，具体描述了融合算法的实现过程，算法主体思路是通过3次坐标系的转换，将目标在传感器图像上的位置坐标变换到一个稳定的不受飞机姿态影响的基准坐标系里，并给出了坐标系变换的确切数学表达式.最后给出了一个采用该算法的系统的实际演示效果和详细数据，证明了算法的有效性.
光电探测 光电图像 航姿信息融合算法 基准坐标系 electric-optical detection electric-optical image attitude heading data fusion algorithm fiducial reference frame
