[发明专利]一种基于白光干涉测量的微沟槽特征分割方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于白光干涉测量的微沟槽特征分割方法及系统，属于图像处理领域；通过对微沟槽三维图像中台阶、过渡区域、沟道以及噪声的特征进行分析发现，当采用高度和梯度两种属性进行描述时，各种特征内部均匀具有一致性，特征之间的差异比较大，并且特征之间的属性描述基本不交叉，本发明采用高度和梯度两个参数作为二维属性来描述各个特征，能够规避噪声所带来的影响，同时对台阶、过渡区域、沟道三种待提取特征的区别化描述能力也较强；另外，本发明采用表面特征的概率描述方法，基于最大信息熵原理实现对沟槽微结构特征的自动分割，获得用于评定的各种特征的高度矩阵；这个过程无需人工干涉，分割效率及准确性较高，确定性也较强。

技术领域

本发明属于图像处理领域，更具体地，涉及一种基于白光干涉测量的微沟槽特征分割方法及系统。

背景技术

沟槽类微结构是微芯片、微镜阵列、MEMS微机械系统等微纳产品表面广泛存在的组成要素。白光干涉轮廓仪是一种常用有效的微结构表面测量技术，能够获得微结构表面形貌的三维图像。白光干涉测量系统测量得到沟槽类微结构表面的三维数据后，需要根据标准评定方法，对沟槽微结构表面进行几何特征分析与评定，从而对微纳产品几何质量和加工工艺进行评价。根据ISO5436和NIST推荐，沟槽类微结构表面评定需要的首要步骤对台阶、沟道、过渡特征进行提取和分割，同时辨识图像噪声区域，减少噪声的干扰。

现有的微沟槽特征分割方法的主要问题在于微结构三维图像中往往包含了图像噪声，尤其在特征分类边缘处特别突出，常用的一些特征分割算法只对理想图像适用，实际使用时容易导致特征边界误判和分割错误。目前特征分割的主要方法是通过人工手动选择或主观调整常规算法的参数进行干预，造成特征分割提取的一致性不好、主观偏差过大等问题，不确定性较强且评定效率低下，对于评定区域庞大、特征数量多的横向大范围微结构表面更是捉襟见肘。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于白光干涉测量的微沟槽特征分割方法及系统，用以解决现有技术效率较低且不确定性较强的技术问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于白光干涉测量的微沟槽特征分割方法，包括以下步骤：

S1、计算微沟槽三维图像中各测量点处归一化后的离散高度值和梯度值；其中，微沟槽三维图像基于白光干涉测量得到；

S2、将各测量点处归一化后的离散高度值作为离散型随机变量Z的值域，将各测量点处归一化后的离散梯度值作为离散型随机变量G的值域，构成二维离散随机事件(Z，G)的样本空间Ω；

S3、设置阈值s₁、s₂和t，基于微沟槽三维图像中台阶、过渡区域、沟道和图像噪声的特征，将上述样本空间Ω划分为与台阶、过渡区域、沟道和图像噪声分别一一对应的二维子空间Ω₁、Ω₂、Ω₃和Ω₄；其中，Ω₁＝(0≤Z＜s₁∩0≤G＜t)，Ω₂＝(s₁≤Z＜s₂∩0≤G＜t)，Ω₃＝(s₂≤Z≤z_max∩0≤G＜t)，Ω₄＝(0≤Z≤z_max∩t≤G≤g_max)；z_max和g_max分别为Z和G的值域最大值；0＜s₁＜s₂＜z_max，0＜t＜g_max；

S4、在0＜t＜g_max的值域范围内，选取使得二维子空间Ω₄的发生概率小于或等于预设概率的t的最小值，作为阈值t的最优取值；