CN111107257A - 针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法 - Google Patents

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刘从军
姚康
马士青
冉兵
郭正华
陈先锋
母德江
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Abstract

本发明提供一种针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法，其特征在于，包括如下方法：S1：构造周期排列遮光板；S2：利用白色面光源和所述构造周期排列遮光板构造特种光源；S3：采用所述特种光源对成像目标进行照明；S4：调整相机的镜头，使其对焦于透明介质表面；S5：调整镜头光圈及相机曝光时间，将成像景深限制在所述透明介质刻蚀表面前后两厘米范围内，以降低背景对成像的干扰。该方法通过构造特种光源进行主动照明，以提高成像稳定性；通过调整光圈控制成像景深，提高成像对比度、降低背景干扰。

Description

针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法
技术领域
本发明具体涉及一种针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法。
背景技术
透明介质表面刻蚀或浮雕图案广泛存在于工业生产领域，这类目标能否有效成像，对相关生产环节的自动化检测水平提高十分关键。由于介质本身透明，难以对照明光形成有效反射，成像对比度相对较弱，特别是在刻蚀（或浮雕）深度浅的情况下，目标易被背景淹没，致使普通成像方案难以得到目标的清晰图像，成为相关应用亟待解决的问题。
目前，常用的针对透明介质表面刻蚀（或浮雕）图案进行成像的方法主要依赖主动照明，由于目标本身的对比度低，仅依靠自然光或普通光源难以获得良好的对比度。同时，透明介质本身缺少纹理信息，成像对比度低。若要提高对比度，可考虑散射特性，利用目标对透射光的散射差异来提高对比度，获取高对比度图像。
综上所述，急需一种针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法，该针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法可以很好地解决上述问题。
为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法，该针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法其特征在于，包括如下方法：
S1：构造周期排列遮光板；
S2：利用白色面光源和所述构造周期排列遮光板构造特种光源；
S3：采用所述特种光源对成像目标进行照明；
S4：调整相机的镜头，使其对焦于透明介质表面；
S5：调整镜头光圈及相机曝光时间，将成像景深限制在所述透明介质刻蚀表面前后两厘米范围内，以降低背景对成像的干扰 。
该针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法具有的优点如下：
对于透明介质，刻蚀部分和未刻蚀部分对透射光的散射特性不同，且散射特性与透射光的入射角度密切相关。本发明首先采用白色面光源和特定尺寸的周期性排列的遮光板构造特种光源，该特种光源等效于多个连续排列的同质光源，这些周期排列的同质光源在特定的照明距离范围内，能提供大角度的照明光；然后利用该特种光源从背部对目标进行照明，刻蚀部分和未刻蚀部分在大角度照明条件下，散射差异得以增强，由此增强目标成像的对比度；最后将相机置于目标正前方，通过调整镜头使其对焦于刻蚀表面，并调整光圈大小以控制相机成像景深。与一般成像方法相比，本发明利用目标散射特性差异，根据目标散射特性调整遮光板尺寸和照明距离，有效解决透明介质表面刻蚀图案难以清晰成像的问题，大大提高目标成像质量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法的流程示意图。
图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法中使用到的周期排列遮光板的结构示意图。
图3示意性地示出了根据本申请一个实施例的针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法工作时的示意图。
图4示意性地示出了根据本申请一个实施例的针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法的原理示意图。
图5为加入背光源后，不加结构性遮光板得到的成像图示意图。
图6示意性地示出了根据本申请一个实施例的针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法得到的成像图。
其中：1、相机；2、待测样本；3、周期排列遮光板；4、白色面光源。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。
在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。
为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
根据本申请的一个实施例，提供一种针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法，如图1所示，包括如下方法：
S1：构造周期排列遮光板；
S2：利用白色面光源和所述构造周期排列遮光板构造特种光源；
S3：采用所述特种光源对成像目标进行照明；
S4：调整相机的镜头，使其对焦于透明介质表面；
S5：调整镜头光圈及相机曝光时间，将成像景深限制在所述透明介质刻蚀表面前后两厘米范围内，以降低背景对成像的干扰 。
根据本申请的一个实施例，如图3至4所示，该针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法的周期排列遮光板置于面光源正前方，且与所述面光源相互平行 。
根据本申请的一个实施例，如图3至4所示，该针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法中使用的周期排列遮光板和待测样本均置于所述白色面光源和所述相机之间，且所述待测样本位于所述相机一侧，所述周期排列遮光板位于所述白色面光源一侧；透明介质即为待测样本。
根据本申请的一个实施例，如图2所示，该针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法中使用的周期排列遮光板上设有相互平行的条形透光孔。
根据本申请的一个实施例，如图4所示，是本方法原理的简要说明图。背部光源在通过结构性遮光板后，形成相对独立的多个散射光源，这些光源总体呈现中间亮，沿着边缘逐渐衰减的特性。在光线到达待测样本时，未被烧蚀区域呈现全透射，被烧蚀区域呈现一定漫反射，减小了进入相机的光亮度，使成像后的数字清晰区别于背景。对于未被明显照射区域，该部分区域刻蚀痕迹会受到散射光线的影响呈现相对比黑背景更亮的模式，从而清晰成像。此外，由于每个通光孔对透光强度产生调制（整体呈类余弦分布），营造了变化的背景，使数字更容易被突显。为验证本方法的有效性，设计了相应的实验完成了验证。图5是加入背光源后，不加结构性遮光板得到的成像图，可以看出数字对比度非常低，数字成像不完整；图6是本方法得到的成像图，数字轮廓清晰，对比度非常高，证明了提出方法的有效性。
根据本申请的一个实施例，该针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法对于透明介质，刻蚀部分和未刻蚀部分对透射光的散射特性不同，且散射特性与透射光的入射角度密切相关。本发明首先采用白色面光源和特定尺寸的周期性排列的遮光板构造特种光源，该特种光源等效于多个连续排列的同质光源，这些周期排列的同质光源在特定的照明距离范围内，能提供大角度的照明光；然后利用该特种光源从背部对目标进行照明，刻蚀部分和未刻蚀部分在大角度照明条件下，散射差异得以增强，由此增强目标成像的对比度；最后将相机置于目标正前方，通过调整镜头使其对焦于刻蚀表面，并调整光圈大小以控制相机成像景深。与一般成像方法相比，本发明利用目标散射特性差异，根据目标散射特性调整遮光板尺寸和照明距离，有效解决透明介质表面刻蚀图案难以清晰成像的问题，大大提高目标成像质量。
以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (4)

1.一种针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法，其特征在于，包括如下方法：
S1：构造周期排列遮光板；
S2：利用白色面光源和所述构造周期排列遮光板构造特种光源；
S3：采用所述特种光源对成像目标进行照明；
S4：调整相机的镜头，使其对焦于透明介质表面；
S5：调整镜头光圈及相机曝光时间，将成像景深限制在所述透明介质刻蚀表面前后两厘米范围内，以降低背景对成像的干扰 。
2.根据权利要求1所述的针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法，其特征在于：所述周期排列遮光板置于面光源正前方，且与所述面光源相互平行 。
3.根据权利要求1所述的针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法，其特征在于：所述周期排列遮光板和待测样本均置于所述白色面光源和所述相机之间，且所述待测样本位于所述相机一侧，所述周期排列遮光板位于所述白色面光源一侧。
4.根据权利要求1所述的针对透明介质表面刻蚀或浮雕图案进行高对比度成像的方法，其特征在于：周期排列遮光板上设有相互平行的条形透光孔。
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