CN114252018B - 晶体直径检测方法、系统及计算机程序产品 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种晶体直径检测方法、系统及计算机程序产品，该方法包括：实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像；在图像中标记出包含晶体直径边沿信息的图像有效检测区域；对图像有效检测区域进行数字图像处理；对图像有效检测区域进行预处理，提取出晶体直径下边沿图像；获取晶体直径边缘图像中的预定直径边界点图像坐标，并获取放肩中心点图像坐标，根据预定直径边界点图像坐标与放肩中心点图像坐标之间的差值，获得放肩直径像素值；获取像素值与物理尺寸的转换系数；根据转换系数，对放肩直径像素值进行转换，以获取晶体放肩直径的物理尺寸。本公开的晶体直径检测方法、系统及计算机程序产品，可以实现放肩阶段晶体直径的实时量化测量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶体直径检测方法、系统及计算机程序产品。
背景技术
采用直拉法工艺生长硅单晶的设备称为直拉单晶炉，其原理是在单晶炉内的石英坩埚中放入多晶硅料，通过加热使多晶硅在高温下熔化为液态。在液面上方悬吊一根单晶硅籽晶与熔硅液面接触，在适当的熔硅温度下缓慢向上提拉籽晶，熔硅就会在籽晶下面吸附，并过冷凝固为单晶体。保持合适的温度并不断的提拉籽晶，熔硅就会持续吸附过冷凝固，最终形成圆柱体单晶硅。改变提拉速度会改变圆柱形单晶硅直径，这一硅单晶生长过程又可以细分为引晶、放肩、等晶、收尾等阶段。这种工艺方法和设备是目前制备集成电路和太阳能光伏电池用单晶衬底材料的主流设备。其中，放肩阶段的主要任务是，使凝固的单晶硅从较小的直径尺寸过过渡到所需的较大直径尺寸。因此，在放肩阶段需要对温度、晶体直径等变量进行实时检测和控制，从而保证放肩过程的有序进行。放肩过程过快，即放肩过程晶体直径增长过快，容易导致断晶，导致晶体生长失败；放肩过程过慢，又会引起放肩长度过长，浪费硅料。放肩阶段的晶体外形的不一致，还会造成晶体生长的批量重复性变差，不利于晶体品质管控。因此，硅单晶放肩阶段的晶体直径测量是该阶段的核心问题之一。
在相关技术中，针对放肩阶段的晶体直径检测是基于感光元件传感器，检测固体单晶硅和液态熔硅交接处所形成的高亮光圈。由于其检测范围较小，且只能获得变化量，无法获得真实的晶体直径，因此大多用来检测等晶阶段的晶体直径。若用来检测放肩阶段的晶体直径，则还需要电机调节感光元件传感器的位置，这样会导致放肩阶段直径检测系统过于复杂。
在相关技术中，采用数字图像传感器进行晶体直径检测已经成为主流技术。其主要方法是，通过数字图像传感器采集多个样本点，对多个样本点进行圆拟合获取晶体直径。当拟合过程所用的样本点均匀分布在圆周上或者圆周上一个较大的扇形区域内，该方法能够有效拟合圆，从而取得较好的检测效果。
但是，当拟合过程所采用的样本点若不能够均匀分布在圆周上，或分布在圆周上一个较小的扇形区域内，样本点会趋近于在一条直线上，检测效果会明显变差，导致直径检测误差变大。然而，当单晶炉内的水冷套管、热屏等热系统部件遮挡图像传感器检测的有效视区时，在较小的有效视区中难以保证圆拟合方法所需要的光圈样本点分布在圆周上一个较大的扇形区域内。
发明内容
本公开实施例提供了一种晶体直径检测方法、系统及计算机程序产品，能够避免相关技术中采用数字图像传感器进行圆拟合方法、三点确定圆方法由于检测有效视区过小而引起检测效果欠佳，可以实现放肩阶段晶体直径的实时量化测量，不仅有助于放肩过程晶体直径控制，还有助于对比不同晶体生长批次的晶体放肩直径，从而提高晶体品质管控水平。
本公开实施例所提供的技术方案如下：
一种晶体直径检测方法，包括如下步骤：
实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像；
在所述图像中标记出包含晶体直径边沿信息的图像有效检测区域；
对所述图像有效检测区域进行数字图像处理；
对所述图像有效检测区域进行预处理，提取出晶体直径下边沿图像；
根据数字图像处理结果与所述晶体直径下边沿图像，获取所述晶体直径边缘图像中的预定直径边界点图像坐标，并在拉晶放肩阶段起始或引晶阶段末尾时获取放肩中心点图像坐标，并根据所述预定直径边界点图像坐标与所述放肩中心点图像坐标之间的差值，获得放肩直径像素值；
获取像素值与物理尺寸的转换系数；
根据所述转换系数，对所述放肩直径像素值进行转换，以获取晶体放肩直径的物理尺寸。
示例性的，所述在所述图像中标记出包含晶体直径边沿信息的图像有效检测区域，具体包括：
所述晶体的图像中包括液体熔硅、晶体及遮挡物的图像，标记出图像有效检测区域，所述图像有效检测区域为摒除掉所述遮挡物图像且包含所述晶体直径边缘图像的矩形区域。
示例性的，所述对所述图像有效检测区域进行数字图像处理，具体包括：
图像分辨率为ymax行xmax列，图像中任意一点的像素值标记为Raw(x,y,c)，所述图像有效检测区域的最左上角点的坐标为(0,0,c)点，水平方向向右为x轴正方向，垂直方向向下为y轴正方向，且x轴取值范围为{0,xmax-1}，y轴取值范围为{0,ymax-1}，C表示像素点的红、绿、蓝不同分量。
示例性的，所述方法中，所述对所述图像有效检测区域进行预处理，提取出晶体直径下边沿图像，具体包括：
灰度化所述图像，以得到灰度图像；
对所述灰度图像进行二值化处理，得到包含晶体直径下边沿图像的图像；
对所述包含晶体直径下边沿图像的图像进行图像滤波，滤除干扰信息，以提取出所述晶体直径下边沿图像。
示例性的，所述灰度化所述图像，以得到灰度图像，具体包括：
根据以下公式(I)，采用加权平均法对所述图像进行灰度化处理：
Gray(x,y)＝0.299*Raw(x,y,R)+0.578*Raw(x,y,G)+0.114*Raw(x,y,B) (I)
或者
根据以下公式(II)，采用分量法对所述图像进行灰度化处理：
Gray(x,y)＝Raw(x,y,R) (II)
公式中，Gray(x,y)表示灰度化后的图像在坐标(x,y)的灰度值；
所述对所述灰度图像进行二值化处理，得到包含晶体直径下边沿图像的图像，具体包括：
根据以下公式(III)设置图像阈值Thr对灰度图像进行二值化处理：
f(Gray(x,y)＞Thr)
Bin(x,y)＝255；
esle
Bin(x,y)＝0； (III)
其中，Bin(x,y)表示二值化后的图像；
所述对所述包含晶体直径下边沿图像的图像进行图像滤波，滤除干扰信息，以提取出所述晶体直径下边沿图像，具体包括如下步骤：
根据以下公式(IV)对图像进行先膨胀后腐蚀处理：
其中，O(x,y)表示运算后的图像，！表示腐蚀运算，表示膨胀运算，S为结构元素；
按照位置关系去除放肩阶段非固体晶体边沿的区域，获得滤波后的晶体直径下边沿图像F(x,y)。
示例性的，所述方法中，所述根据数字图像处理结果与所述晶体直径获取所述晶体直径边缘图像中的预定直径边界点图像坐标，并在拉晶放肩阶段起始或引晶阶段末尾时获取放肩中心点图像坐标，并根据所述预定直径边界点图像坐标与所述放肩中心点图像坐标之间的差值，获得放肩直径像素值，具体包括：
获取t时刻的所述预定直径边界点图像坐标为pt(x,y)，所述放肩中心点图像坐标为p0(x,y)，其中，所述预定直径边界点图像坐标的纵坐标与所述放肩中心点图像坐标的纵坐标相同；
采用t时刻的所述预定直径边界点图像坐标pt(x,y)的行坐标y(pt)，减去所述放肩中心点图像坐标p0(x,y)的行坐标y(p0)，获得t时刻的所述放肩直径像素值L(t)：L(t)＝y(pt)-y(p0)。
示例性的，所述方法中，所述获取像素值与物理尺寸的转换系数，具体包括：
获取放肩阶段中两个不同时刻时的晶体直径像素值，并测量出对应两个不同时刻时的晶体直径实际物理尺寸，根据所述晶体直径像素值与对应的之所述晶体直径实际物理尺寸，计算得到转换系数。
示例性的，所述获取放肩阶段中两个不同时刻时的晶体直径像素值，并测量出对应两个不同时刻时的晶体直径实际物理尺寸，根据所述晶体直径像素值与对应的之所述晶体直径实际物理尺寸，计算得到转换系数，具体包括：
设：
t1时刻的所述放肩直径像素值为L(t1)pix，对应的晶体直径实际物理尺寸为M(t1)毫米(mm)；
t2时刻的放肩直径像素值为L(t2)pix，对应的实际物理尺寸为M(t2)mm，L(t2)大于L(t1)；
则根据以下公式(V)，获得转换系数K：
当所述放肩直径像素值L(t)在L(t1)到L(t2)之间时，根据以下公式(VI)，标定获得的转换系数K获取实际物理尺寸R：
R＝K*L(t)mm (VI)
其中，R为放肩阶段的晶体半径的实际物理尺寸。
一种直拉法生产中晶体直径检测系统，包括：
图像传感器，用于实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像；
控制器，其包括程序指令，所述程序指令在运行时用于执行如上所述的晶体直径检测方法。
一种计算机程序产品，包括程序指令，所述程序指令在运行时用于执行如权上所述的晶体直径检测方法。
本公开实施例所带来的有益效果如下：
本公开实施例所提供的晶体直径检测方法、系统及计算机程序产品，实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像，在有效检测区域内对所述图像进行灰度化、二值化，进行图像滤波，并获取放肩过程晶体直径下边沿图形，确定预定直径下边界点的像素位置。引晶中心像素为中点，获取放肩直径像素值。将像素直径与实际晶体的物理直径进行标定，获得转换系数。在已知转换系数的情况化，随着放肩阶段像素直径的变化，即可获取到放肩过程晶体实际物理直径。该检测方法能够避免圆拟合方法、三点确定圆等方法由于检测有效视区过小而引起检测效果欠佳。对放肩阶段晶体直径的实时量化测量，不仅有助于放肩过程晶体直径的控制，还有助于对比不同晶体生长批次晶体放肩直径，从而提高晶体品质管控水平。
附图说明
图1表示本公开实施例所提供的晶体直径检测系统的结构示意图；
图2表示本公开实施例所提供的晶体直径检测方法中实时获取的晶体的图像并标记出有效检测区域的结果图；
图3表示本公开实施例所提供的晶体直径检测方法中将有效检测区域灰度化结果图；
图4表示本公开实施例所提供的晶体直径检测方法中将灰度处理后图像进行二值化、滤波处理并计算出晶体边沿结果图；
图5表示本公开实施例所提供的晶体直径检测方法中引晶阶段结束时放肩中心点图像坐标获取结果图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在对本公开实施例所提供的晶体直径检测方法、系统及计算机程序产品进行详细说明之前，有必要对于相关技术进行以下说明：
在相关技术中，采用数字图像传感器进行晶体直径检测已经成为主流技术。其主要方法是，通过数字图像传感器采集多个样本点，对多个样本点进行圆拟合或者三点确定圆方法来获取晶体直径。这些方法中，若拟合过程所用的样本点均匀分布在圆周上或者圆周上一个较大的扇形区域内，该方法能够有效拟合圆，从而取得较好的检测效果。但是若拟合过程所采用的样本点不能均匀分布在圆周上，或分布在圆周上一个较小的扇形区域内，样本点会趋近于在一条直线上，检测效果会明显变差，导致直径检测误差变大。且当单晶炉内的水冷套管、热屏等热系统部件遮挡图像传感器检测的有效视区时，在较小的有效视区中难以保证圆拟合方法所需要的光圈样本点分布在圆周上一个较大的扇形区域内。
为了解决上述问题，本公开实施例提供了一种晶体直径检测方法、系统及计算机程序产品，能够避免相关技术中采用数字图像传感器进行圆拟合方法、三点确定圆方法由于检测有效视区过小而引起检测效果欠佳，可以实现放肩阶段晶体直径的实时量化测量，不仅有助于放肩过程晶体直径控制，还有助于对比不同晶体生长批次晶体放肩直径，从而提高晶体品质管控水平。
本公开实施例所提供的一种晶体直径检测方法，包括如下步骤：
步骤S01、实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像；
步骤S02、在所述图像中标记出包含晶体直径边沿信息的图像有效检测区域；
步骤S03、对所述图像有效检测区域进行数字图像处理；
步骤S04、对所述图像有效检测区域进行预处理，提取出晶体直径下边沿图像；
步骤S05、根据数字图像处理结果与所述晶体直径下边沿图像，获取所述晶体直径边缘图像中的预定直径边界点图像坐标，并在拉晶放肩阶段起始或引晶阶段末尾时获取放肩中心点图像坐标，并根据所述预定直径边界点图像坐标与所述放肩中心点图像坐标之间的差值，获得放肩直径像素值；
步骤S06、获取像素值与物理尺寸的转换系数；
步骤S07、根据所述转换系数，对所述放肩直径像素值进行转换，以获取晶体放肩直径的物理尺寸。
上述方案中，实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像，在有效检测区域内对所述图像进行灰度化、二值化，进行图像滤波，并获取放肩过程晶体直径下边沿图形，确定预定直径下边界点的像素位置。引晶中心像素为中点，获取放肩直径像素值。将像素直径与实际晶体的物理直径进行标定，获得转换系数。在已知转换系数的情况化，随着放肩阶段像素直径的变化，即可获取到放肩过程晶体实际物理直径。该检测方法能够避免圆拟合方法、三点确定圆等方法由于检测有效视区过小而引起检测效果欠佳。对放肩阶段晶体直径的实时量化测量，不仅有助于放肩过程晶体直径的控制，还有助于对比不同晶体生长批次晶体放肩直径，从而提高晶体品质管控水平。
需要说明的是，在上述步骤S01中，实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像，可以通过以下方式来实现：如图1所示，在单晶炉101的炉盖开设有观察窗103，炉盖外安装图像传感器102，该图像传感器102可以是数字图像传感器。可以通过该图像传感器102透过观察窗103来获取直拉法硅单晶生长过程的实时图像。如图2所示，此时实时获取的晶体的图像中包含液位熔硅104、放肩过程中的固态晶体105及遮挡物106的图像。
示例性的，步骤S02具体包括：标记出图像有效检测区域，所述图像有效检测区域为摒除掉所述遮挡物图像且包含所述晶体直径边缘图像的矩形区域，如图2中矩形框107所示。
上述方案中，可在获取的图像中手动标记该有效检测区域。所述遮挡物主要包括水冷套管和热屏等部件，这些部件容易对图像检测光路形成遮挡。上述方案中，所述图像传感器102与计算机相连接，以将图像发送至计算机，以使计算机可对图像传感器102获取到的图像进行数字图像处理。数字图像处理算法对有效检测区域进行处理，相较于图像处理算法对图像整体处理来说，可提升处理速度。
示例性的，步骤S03具体包括：
图像分辨率为ymax行xmax列，图像中任意一点的像素值标记为Raw(x,y,c)，所述图像有效检测区域的最左上角点的坐标为(0,0,c)点，水平方向向右为x轴正方向，垂直方向向下为y轴正方向，且x轴取值范围为{0,xmax-1}，y轴取值范围为{0,ymax-1}，C表示像素点的红、绿、蓝不同分量，对应取值为R、G、B。
示例性的，所述方法中，步骤S04具体包括：
步骤S041、灰度化所述图像，以得到灰度图像，如图3所示；
步骤S042、对所述灰度图像进行二值化处理，得到包含晶体直径下边沿图像的图像；
步骤S043、对所述包含晶体直径下边沿图像的图像进行图像滤波，滤除干扰信息，以提取出所述晶体直径下边沿图像，如图4所示。
示例性的，步骤S041具体包括：
根据以下公式(I)，采用加权平均法对所述图像进行灰度化处理：
Gray(x,y)＝0.299*Raw(x,y,R)+0.578*Raw(x,y,G)+0.114*Raw(x,y,B) (I)
或者
根据以下公式(II)，采用分量法(以取红色分量为例)对所述图像进行灰度化处理：
Gray(x,y)＝Raw(x,y,R) (II)
公式中，Gray(x,y)表示灰度化后的图像在坐标(x,y)的灰度值。采用分量法处理结构如图所示。
示例性的，步骤S042具体包括：
根据以下公式(III)，手动设置图像阈值Thr对灰度图像进行二值化处理：
f(Gray(x,y)＞Thr)
Bin(x,y)＝255；
esle
Bin(x,y)＝0； (III)
其中，Bin(x,y)表示二值化后的图像。
由于固体单晶硅和液态熔硅交接处亮度较高，则二值化后能够保留下放肩阶段固体单晶的边沿信息。
示例性的，步骤S043具体包括：
根据以下公式(IV)对图像进行先膨胀后腐蚀处理：
其中，O(x,y)表示运算后的图像，！表示腐蚀运算，表示膨胀运算，S为结构元素。上述方案，有助于滤除局部噪声点，且保持检测目标原有大小。
按照位置关系去除放肩阶段非固体晶体边沿的区域，获得滤波后的晶体直径下边沿图像F(x,y)，如图4中A点所示即为晶体直径下边沿图像。
示例性的，所述方法中，步骤S05具体包括：
步骤S051、在引晶阶段末尾或者放肩阶段起始时刻获取放肩中心点图像坐标p0(x,y)，即晶体旋转中心坐标，可手动获取，也可以采用图像处理算法获取，如图5所示。例如对放肩阶段起始时刻的滤波后图像F(x,y)求取重心作为放肩中心点图像坐标(图5中B点所示)：
步骤S052、获取t时刻的所述预定直径边界点图像坐标为pt(x,y)，所述放肩中心点图像坐标为p0(x,y)，其中，所述预定直径边界点图像坐标的纵坐标与所述放肩中心点图像坐标的纵坐标相同；
步骤S053、采用t时刻的所述预定直径边界点图像坐标pt(x,y)的行坐标y(pt)，减去所述放肩中心点图像坐标p0(x,y)的行坐标y(p0)，获得t时刻的所述放肩直径像素值L(t)：L(t)＝y(pt)-y(p0)，L(t)的单位为像素(pix)。
示例性的，所述方法中，步骤S06中在获取放肩直径像素值后需要转换为物理尺寸大小，需要进行检测标定。具体包括：
步骤S061、获取放肩阶段中两个不同时刻时的晶体直径像素值，并测量出对应两个不同时刻时的晶体直径实际物理尺寸；
步骤S062、根据所述晶体直径像素值与对应的之所述晶体直径实际物理尺寸，计算得到转换系数。
示例性的，步骤S061具体包括：
设：
t1时刻的所述放肩直径像素值为L(t1)pix，对应的晶体直径实际物理尺寸为M(t1)毫米；
t2时刻的放肩直径像素值为L(t2)pix，对应的晶体直径实际物理尺寸为M(t2)毫米，L(t2)大于L(t1)；
则根据以下公式(V)，获得转换系数K：
当所述放肩直径像素值L(t)在L(t1)到L(t2)之间时，根据以下公式(VI)，标定获得的转换系数K获取实际物理尺寸R：
R＝K*L(t)mm (VI)
其中，R为放肩阶段的晶体半径的实际物理尺寸。
此外，本公开实施例所提供的晶体直径检测方法中，采用单相机检测放肩过程晶体直径，放肩晶体直径下边沿的位置相对图像传感器102，随着放肩晶体直径的变大而由远变近，会导致梯形畸变从而影响检测精度。针对该梯形畸变所产生的影响，可以将放肩阶段分为多个阶段进行检测标定，或是通过梯形畸变矫正算法予以解决。
本公开实施例还提供了一种晶体直径检测系统，包括：
图像传感器102，用于实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像；
控制器，其包括程序指令，所述程序指令在运行时用于执行如上所述的晶体直径检测方法。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括程序指令，所述程序指令在运行时用于执行如权上所述的晶体直径检测方法。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种晶体直径检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像；
在所述图像中标记出包含晶体直径边沿信息的图像有效检测区域；
对所述图像有效检测区域进行数字图像处理；
对所述图像有效检测区域进行预处理，提取出晶体直径下边沿图像；
根据数字图像处理结果与所述晶体直径下边沿图像，获取所述晶体直径边缘图像中的预定直径边界点图像坐标，并在拉晶放肩阶段起始或引晶阶段末尾时获取放肩中心点图像坐标，并根据所述预定直径边界点图像坐标与所述放肩中心点图像坐标之间的差值，获得放肩直径像素值；
获取像素值与物理尺寸的转换系数；
根据所述转换系数，对所述放肩直径像素值进行转换，以获取晶体放肩直径的物理尺寸；
其中，所述根据数字图像处理结果与所述晶体直径获取所述晶体直径边缘图像中的预定直径边界点图像坐标，并在拉晶放肩阶段起始或引晶阶段末尾时获取放肩中心点图像坐标，并根据所述预定直径边界点图像坐标与所述放肩中心点图像坐标之间的差值，获得放肩直径像素值，具体包括：
获取t时刻的所述预定直径边界点图像坐标为pt(x,y)，所述放肩中心点图像坐标为p0(x,y)，其中，所述预定直径边界点图像坐标的纵坐标与所述放肩中心点图像坐标的纵坐标相同；
采用t时刻的所述预定直径边界点图像坐标pt(x,y)的行坐标y(pt)，减去所述放肩中心点图像坐标p0(x,y)的行坐标y(p0)，获得t时刻的所述放肩直径像素值L(t)：L(t)＝y(pt)-y(p0)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述图像中标记出包含晶体直径边沿信息的图像有效检测区域，具体包括：
所述晶体的图像中包括液体熔硅、晶体及遮挡物的图像，标记出图像有效检测区域，所述图像有效检测区域为摒除掉所述遮挡物图像且包含所述晶体直径边缘图像的矩形区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述图像有效检测区域进行数字图像处理，具体包括：
图像分辨率为ymax行xmax列，图像中任意一点的像素值标记为Raw(x,y,c)，所述图像有效检测区域的最左上角点的坐标为(0,0,c)点，水平方向向右为x轴正方向，垂直方向向下为y轴正方向，且x轴取值范围为{0,xmax-1}，y轴取值范围为{0,ymax-1}，C表示像素点的红、绿、蓝不同分量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，所述对所述图像有效检测区域进行预处理，提取出晶体直径下边沿图像，具体包括：
灰度化所述图像，以得到灰度图像；
对所述灰度图像进行二值化处理，得到包含晶体直径下边沿图像的图像；
对所述包含晶体直径下边沿图像的图像进行图像滤波，滤除干扰信息，以提取出所述晶体直径下边沿图像。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述灰度化所述图像，以得到灰度图像，具体包括：
根据以下公式(I)，采用加权平均法对所述图像进行灰度化处
理：Gray(x,y)＝0.299*Raw(x,y,R)+0.578*Raw(x,y,G)+0.114*Raw(x,y,B)
(I)
或者
根据以下公式(II)，采用分量法对所述图像进行灰度化处理：
Gray(x,y)＝Raw(x,y,R)(II)
公式中，Gray(x,y)表示灰度化后的图像在坐标(x,y)的灰度值；
所述对所述灰度图像进行二值化处理，得到包含晶体直径下边沿图像的图像，具体包括：
根据以下公式(III)设置图像阈值Thr对灰度图像进行二值化处理：
f(Gray(x,y)>Thr)
Bin(x,y)＝255；
esle
Bin(x,y)＝0；(III)
其中，Bin(x,y)表示二值化后的图像；
所述对所述包含晶体直径下边沿图像的图像进行图像滤波，滤除干扰信息，以提取出所述晶体直径下边沿图像，具体包括如下步骤：
根据以下公式(IV)对图像进行先膨胀后腐蚀处理：
其中，O(x,y)表示运算后的图像，！表示腐蚀运算，表示膨胀运算，S为结构元素；
按照位置关系去除放肩阶段非固体晶体边沿的区域，获得滤波后的晶体直径下边沿图像F(x,y)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，所述获取像素值与物理尺寸的转换系数，具体包括：
获取放肩阶段中两个不同时刻时的晶体直径像素值，并测量出对应两个不同时刻时的晶体直径实际物理尺寸，根据所述晶体直径像素值与对应的之所述晶体直径实际物理尺寸，计算得到转换系数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取放肩阶段中两个不同时刻时的晶体直径像素值，并测量出对应两个不同时刻时的晶体直径实际物理尺寸，根据所述晶体直径像素值与对应的之所述晶体直径实际物理尺寸，计算得到转换系数，具体包括：
设：
t1时刻的所述放肩直径像素值为L(t1)pix，对应的晶体直径实际物理尺寸为M(t1)毫米(mm)；
t2时刻的放肩直径像素值为L(t2)pix，对应的实际物理尺寸为M(t2)mm，L(t2)大于L(t1)；
则根据以下公式(V)，获得转换系数K：
当所述放肩直径像素值L(t)在L(t1)到L(t2)之间时，根据以下公式(VI)，标定获得的转换系数K获取实际物理尺寸R：
R＝K*L(t)mm(VI)
其中，R为放肩阶段的晶体半径的实际物理尺寸。
8.一种直拉法生产中晶体直径检测系统，其特征在于，包括：
图像传感器，用于实时获取直拉法硅单晶放肩阶段熔硅表面的图像；
控制器，其包括程序指令，所述程序指令在运行时用于执行如权利要求1至7任一项所述的晶体直径检测方法。
9.一种计算机程序产品，其特征在于，包括程序指令，所述程序指令在运行时用于执行如权利要求1至7任一项所述的晶体直径检测方法。
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