数字图像处理技术在薄膜厚度测量中的应用研究

摘要

本研究为“医用快速生物芯片厚度测量”的一部分，主要采用数字图像处理技术对系统中获得的干涉图像进行处理，得到薄膜厚度。通过数字图像处理能提高图像质量和测量精度。 首先根据干涉原理，对插入薄膜后的迈克尔逊干涉光路进行分析，得到薄膜厚度与插入薄膜前、后干涉图像各级干涉环半径关系式。然后在处理千涉图像中，对多种预处理方法进行比较，选取顶帽变换和底帽变换方法，提高了图像质量；对多种提取条纹中心线方法进行比较，采用形态学中对二值图像骨骼化的方法对干涉灰度图像提取亮纹中心线，结果表明，提取的中心线与实际中心线吻合程度好；采用圆处理的hough变换，得到用象素值表示的亮纹半径。此数据误差范围为5％。为半径的获取提供了一种有效的方法。最后，将薄膜插入前、后的干涉图像与采用美国材料与测试协会标准得到的数据库中图像进行匹配，得到薄膜厚度。此数据误差较大。经过分析发现，导致此误差的原因是干涉环包含象素点过少。因此，提出了一种方法减小误差，将经过hough变换得到的半径值代入上面得到的公式，得到薄膜厚度。计算结果表明，美国材料与测试协会标准适用于光程差较大的情况，后者适用于光程差较小的情况。 本文的结论为数字图像处理技术应用干涉测量薄膜厚度提供了理论依据，并得到了干涉图像处理的一些实用方法，具有一定的理论意义和实际价值。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章前言

第二章医用快速生物芯片厚度检测系统

第三章干涉图像预处理

第四章干涉图像处理—条纹中心线的提取

第五章图像识别及薄膜厚度计算

第六章结论与展望

参考文献

附录 骨骼化算法

致谢

攻读学位期间的主要研究成果