[发明专利]基于图片处理技术的层状结构分层率的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于可靠性分析技术领域，涉及一种基于图片处理技术的层状结构超声扫描图片分层率计算的方法。

背景技术

电子器件能够无故障的工作时间是器件可靠性研究关注的主要内容，随着器件使用时间的增加，器件内部会发生老化现象，主要为由于环境温度变化和器件自身消耗功率导致的温度变化引起的连接内部各层的焊锡出现裂缝。为了观测和研究焊锡层的分裂情况，超声扫描作为一种无损检测手段被广泛应用。

超声波的传播方式是通过介质中分子的振动进行的，因此其传播情况和介质有极大的关系，通常来说，介质的密度越大，超声波传播速度越快、衰减也越低，在稀薄的空气中，超声波会很快衰减至零而无法传播。不同的介质具有不同的声阻抗，代表了超声波在其介质中传播的能力，超声扫描即是利用这一点来检测不同材料之间界面是否存在裂缝。当超声波传播到两种材料交界面时会发生反射（图1），反射率ρ=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，其中Z1为超声波传出的材料声阻抗、Z2为超声波传入的材料声阻抗，空气的声阻抗非常小，接近于0，这样理想状态下当材料间出现分层或裂缝时，反射率为-100%，超声扫描图片即是用不同的颜色来标识不同的反射率，从而可以判断出材料交界面是否出现分层或裂缝。

然而实际情况可能并不理想：在多层结构中超声波可能产生散射及多次反射现象导致探头不能完全接受到反射波；通常为了得到清晰的图像，超声扫描的门限宽度会选择的较小，这样材料交界面的轻微弯曲会使部分分层没有被完全选择到（图2）。这样采用超声设备自身的分层判定会产生误差，本专利即针对上述现象发明一种基于图片处理技术的计算方式，来规避上述现象带来的误差，从而计算出准确有效的分层率。

发明内容

本发明的目的，就是针对传统的基于超声扫描设备自身在实际应用中，判定分层部分在准确性方面的不足，充分考虑实际应用中存在的多种情况，提供一种基于图片处理技术的层状机构分层率的计算方法。首先考虑超声扫描自身的分层判定即超声波从传出材料到裂缝的部分；并进一步考虑实际情况中可能发生的超声波从裂缝进入到传入材料的部分，将两者加成在一起作为交界面总体分层率，从而提高分层率计算的准确性。

为实现上述目的，本发明基于图片处理技术的层状结构分层率计算方法的技术方案包括以下步骤：

（1）用photoshop商业软件打开待处理的超声扫描图片，图片应包括扫描目标的材料交界面部分和图例部分，其中材料交界面部分是超声扫描图片的有效区域，将其余区域除去，并记为图层1；

（2）建立新的图层2，背景设为透明，将图层1有效区域映射到图层2上，并选定图层2。

（3）通过选框工具选定图层2的的超声扫描图片的有效区域，然后在菜单栏中选择“窗口-直方图”，在右侧直方图的小窗口中通道选择“颜色”，源选择“选中的图层”，高速缓存级别为1（若不为1，点击直方图小窗口右上方的叹号），记录此时直方图下面像素值为A，此像素值即为图片的全部像素。

（4）计算超声波由传出材料到缝隙的分层部分像素：在菜单栏上选择“选择-色彩范围”，染色容差设定为200，然后点取图例上红色部分，点确定。记录此时直方图上标识的像素为A1。

一般来说超声扫描自身设定反射率-98%——-100%为分层部分，在图片中用红色标识，图例显示出反射率从100%（白）——0%（黑）——-100%（红），为非线性标识。

（5）计算超声波由缝隙到传入材料的分层部分像素：实际情况中反射率98%——100%也是分层情况，因而要叠加到原分层部分中。

在菜单栏上选择“选择-色彩范围”，染色容差设定为一个适当值，然后点取图例最上端白色部分，点确定，使得在图例上选择的白色区域与红色区域比例一致，记录此时直方图上标识的像素A2。

（6）最后可计算实际分层率D=（A1+A2）/A。

通过基于图片处理技术的层状结构分层率的计算方法，可以快速、直观、准确的堆超声扫描图片进行处理，从而得到量化的层状结构分层率。

附图说明

图1是超声扫描原理图。

图2是超声扫描在实际情况中可能存在的问题。

图3是图层1。

图4是图层2，从此图层上得到像素值A。

图5是计算超声波由材料到缝隙的缝隙部分像素的设定图。

图6是像素的计算结果图，得到像素值A1。

图7是计算分层率而设定色彩范围。

图8是通过色彩范围的设定而得到的像素值A2。

具体实施方式