CN114998415A - 一种晶棒像素直径的确定方法以及装置 - Google Patents

一种晶棒像素直径的确定方法以及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种晶棒像素直径的确定方法、装置及电子设备，该方法包括：获取到单晶炉内图像，其中，所述单晶炉内图像显示有晶棒外层光圈，在所述单晶炉内图像中预设有多个区域；确定所述晶棒外层光圈的光圈点在所述多个区域中每个区域中的数量分布情况；根据所述数量分布情况从所述多个区域中筛选出目标区域；将所述目标区域中的光圈点进行拟合，以得到所述晶棒的像素直径。解决了现有技术中在任何时刻往往都把图像中出现的所有光圈点来进行拟合圆，导致拟合圆结果准确性较低的技术问题。

Description

一种晶棒像素直径的确定方法以及装置
技术领域
本发明涉及智能拉晶技术领域，尤其是涉及一种晶棒像素直径的确定方法以及装置。
背景技术
气候变化是人类面临的全球性问题，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，为此我国提出了碳达峰、碳中和目标，对清洁能源的需求量正在逐步增加。太阳能是重要的清洁能源，单晶硅是太阳能电池板的重要原材料，近年来市场对高质量单晶硅的需求增加，对单晶硅生产环节提出了更高的要求。
直拉法是目前单晶硅生产的主流方法，直拉法生产的主要步骤是熔接、引晶、放肩、转肩、等径。其中放肩是为了让单晶硅棒生长至目标尺寸，等径是使单晶硅棒保持目标尺寸不断生长。为了实现单晶炉拉晶的自动控制，单晶硅棒(可以简称晶棒)的直径是要时刻被得到的参数，在现有技术中，生产厂家往往使用摄像头采集单晶炉内图像，如图1所示，在单晶炉内图像会出现一光圈，该光圈在单晶硅棒与液体硅表面交界处形成，现有技术通过将光圈进行拟合圆生成晶棒的像素直径Dp，然后通过人眼观察估算一个系数K，与Dp相乘，得到目前晶棒的估算直径De，控制系统通过计算估算直径和预设直径之间的差值，并且根据差值的变化速率以及历史情况调整拉速使得估算直径保持在预设直径上下的一定范围内。
需要说明的是，结合图3至图4在放肩的过程中，摄像头位置保持固定，在摄像头从固定位置处采集的图像中光圈会受到晶棒本身或导流筒下沿的遮挡，光圈显示不完整，而且随着晶棒的直径越来越大，在图像中光圈在不同时刻的形态也是不同，现有技术中在任何时刻往往都把图像中出现的所有光圈点来进行拟合圆，导致拟合圆结果准确性较低。
有鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明提供了一种晶棒像素直径的确定方法、装置及电子设备，以解决现有技术中在任何时刻往往都把图像中出现的所有光圈点来进行拟合圆，导致拟合圆结果准确性较低的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种晶棒像素直径的确定方法，该方法包括：获取到单晶炉内图像，其中，所述单晶炉内图像显示有晶棒外层光圈，在所述单晶炉内图像中预设有多个区域；确定所述晶棒外层光圈的光圈点在所述多个区域中每个区域中的数量分布情况；根据所述数量分布情况从所述多个区域中筛选出目标区域；将所述目标区域中的光圈点进行拟合，以得到所述晶棒的像素直径。
进一步地，所述多个区域包括相同圆心的第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域，所述第三扇形区域位于所述第一扇形区域以及所述第二扇形区域之间，其中，所述第一扇形与所述第三扇形的半径相同，所述第一扇形与所述第三扇形的半径大于所述第二扇形。
进一步地，根据所述数量分布情况从所述多个区域中筛选出目标区域，包括：在所述第一扇形区域以及第三扇形区域中的光圈点的数量均大于标准数量的情况下，将所述第一扇形区域以及第三扇形区域确定为目标区域；在所述第一扇形区域或第三扇形区域中的光圈点的数量小于或等于标准数量的情况下，将所述第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域确定为目标区域。
进一步地，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，包括：将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆；使用所述目标区域中的光圈点对所述初始拟合圆进行梯度下降处理，得到第一拟合圆；根据所述第一拟合圆的半径确定第一距离范围；从所述目标区域中的光圈点中筛选得到距离所述第一拟合圆的圆心的距离属于所述第一距离范围内的第一光圈点组合；使用所述第一光圈点组合对所述第一拟合圆进行梯度下降处理，得到目标拟合圆。
进一步地，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆，包括：在所述目标区域为第一扇形区域以及第三扇形区域的情况下，直接将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆。
进一步地，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆，包括：在所述目标区域为第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域的情况下，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到第二拟合圆；根据所述第二拟合圆的半径确定第二距离范围；从所述第二扇形区域中筛选得到距离所述第二拟合圆的圆心的距离属于所述第二距离范围内的第二光圈点组合；将所述第二光圈点组合、第一扇形扇形区域的光圈点以及第三扇形区域的光圈点拟合得到所述初始拟合圆。
进一步地，所述目标区域中的光圈点通过如下步骤得到：将所述目标区域中每个像素点进行坐标系转换，得到所述目标区域的极坐标图；根据所述目标区域的构成从所述极坐标图中确定候选区域；从所述候选区域中遍历得到所述目标区域中的所有光圈点。
进一步地，根据所述目标区域的构成从所述极坐标图中确定候选区域，包括：在所述目标区域为第一扇形区域以及第三扇形区域的情况下，获取到所述第一扇形区域的两个顶点的坐标以及所述第三扇形区域的两个顶点的坐标；根据所述第一扇形区域的两个顶点的坐标以及所述第三扇形区域的两个顶点的坐标确定所述所述候选区域。
进一步地，所述单晶炉内图像还包括导流筒下端圆形开口、熔融物液面以及所述导流筒下端圆形开口在所述熔融物液面中的倒影，其中，在得到晶棒的像素直径之后，所述方法还包括：通过所述导流筒下端圆形开口、熔融物液面以及所述导流筒下端圆形开口在所述熔融物液面中的倒影得到所述导流筒下端到所述晶棒外层光圈的第一垂直距离；通过所述单晶炉内图像确定所述导流筒下端圆形开口的像素直径；获取所述导流筒下端圆形开口的实际距离；通过所述单晶炉内图像获取到所述导流筒下端开口直径到光轴之间的第一距离，并且获得所述第一距离在像平面的第一像素长度；通过所述单晶炉内图像获取到所述晶棒直径到光轴之间的第二距离，并且获得所述第二距离在像平面的第二像素长度；根据所述晶棒的像素直径、第一像素长度、第二像素长度、导流筒下端圆形开口的实际距离、导流筒下端圆形开口的像素直径、第一垂直距离、相机焦距参数以及相机像素参数得到所述晶棒像素的实际直径距离。
根据本发明的第二方面，提供了一种晶棒像素直径的确定装置，装置包括：获取单元，用于获取到单晶炉内图像，其中，所述单晶炉内图像显示有晶棒外层光圈，在所述单晶炉内图像中预设有多个区域；确定单元，用于确定所述晶棒外层光圈的光圈点在所述多个区域中每个区域中的数量分布情况；筛选单元，用于根据所述数量分布情况从所述多个区域中筛选出目标区域；拟合单元，用于将所述目标区域中的光圈点进行拟合，以得到所述晶棒的像素直径。
本发明提供了一种晶棒像素直径的确定方法以及装置，该方法包括：获取到单晶炉内图像，其中，所述单晶炉内图像显示有晶棒外层光圈，在所述单晶炉内图像中预设有多个区域；确定所述晶棒外层光圈的光圈点在所述多个区域中每个区域中的数量分布情况；根据所述数量分布情况从所述多个区域中筛选出目标区域；将所述目标区域中的光圈点进行拟合，以得到所述晶棒的像素直径。解决了现有技术中在任何时刻往往都把图像中出现的所有光圈点来进行拟合圆，导致拟合圆结果准确性较低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是单晶炉内图像中光圈的示意图；
图2是本发明实施例的晶棒像素直径的确定方法的流程图；
图3至图4是不同拉晶环节光圈点的不同状态的示意图；
图5至图6是本发明实施例的多个扇形区域的示意图；
图7是本发明实施例的极坐标候选区域的示意图；
图8是单晶炉各部件的结构示意图；
图9是单晶炉内的简化模型的示意图；
图10至图11是单晶炉相机的光路图；
图12是本发明实施例的晶棒像素直径的确定装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本发明。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说，明显的是，不需要采用具体细节来实践本发明。在其他情况下，未详细描述众所周知的步骤或操作，以避免模糊本发明。
实施例一
本发明提供了一种晶棒像素直径的确定方法，如图2所示，其特征在于，方法包括：
步骤S21，获取到单晶炉内图像，其中，单晶炉内图像显示有晶棒外层光圈，在单晶炉内图像中预设有多个区域。
具体的，在本方案中，可以由智能单晶炉的控制器或者其他具有数据处理功能的设备作为本方案方法的执行主体。单晶炉设置有摄像装置，用于采集单晶炉内的图像，需要说明的是，在单晶炉内拉晶的过程中，在晶棒和液体硅表面的交界处形成上述晶棒外层光圈。
步骤S23，确定晶棒外层光圈的光圈点在多个区域中每个区域中的数量分布情况。
具体的，在本方案中，在拉晶的不同过程中，晶棒的直径会发生变化，从摄像装置采集图像的角度来看，光圈会被晶棒或者其他物体遮挡从而在不同时间点显示不同的状态，结合图3至图4，在不同的拉晶环节，光圈点在单晶炉内图像中的多个区域中的分布数量则不同。
步骤S25，根据数量分布情况从多个区域中筛选出目标区域。
步骤S27，将目标区域中的光圈点进行拟合，以得到晶棒的像素直径。
具体的，本方案不同于现有技术将图像中的所有光圈点都进行拟合，而是根据光圈点在多个区域的数量分布情况，从而筛选出最佳光圈点的目标区域，并且将目标区域中的光圈点进行拟合，从而得到晶棒的像素直径，通过上述方法，在拟合的过程中由于过滤掉了效果较差的光圈点，保留了最佳光圈点，较大的提高了拟合圆的准确性，本方案在不同情况下采用图像中的不同区域的光圈点进行拟合，解决了现有技术中在任何时刻往往采用单晶炉内图像中的所有的光圈点来进行拟合圆，导致拟合圆结果准确性较低的技术问题。
这里需要说明的是，在晶棒的直径处于临界点时，在该临界点之后，光圈形态会发生较大的变化，现有技术采用当前时刻图像中的所有光圈点来拟合会发生当前时刻之后拟合圆抖动的问题，本方案时刻通过筛选最佳效果的光圈点来拟合圆可以有效解决这一问题。
可选的，结合图5，多个区域包括相同圆心的第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域，第三扇形区域位于第一扇形区域以及第二扇形区域之间，第一扇形与第三扇形的半径相同且大于第二扇形的半径。第二扇形的作用是为了提取中间区域的光圈点，只有晶棒尺寸较小的情况下中间区域才是有效的，因此中间扇形的半径是比较小的，晶棒直径比较大的时候，中间扇形区域中的光圈点并不是最佳的光圈点，因此本方案要尽量少取到中间扇形区域的光圈点，因此较小半径的扇形可以有效的屏蔽多余的光圈点。
这里需要说明的是，结合图5，晶棒光圈直径并不是一开始就是等径阶段的尺寸，而是在放肩阶段逐渐变大的，放肩阶段也需要对晶棒直径进行计算，从单晶炉摄像装置的视角上看，在晶棒光圈直径较小时，光圈点落在第一扇形区域以及第三扇形区域中的数量比较少，落在第二扇形区域的光圈点的数量较多。从单晶炉摄像装置的视角上看，随着晶棒光圈直径的不断增大，光圈点落在第一扇形区域以及第三扇形区域中的数量较多，落在第二扇形区域的光圈点的数量较少。因此本方案在拉晶的不同过程根据光圈的多个扇形区域的数量分布情况来筛选得到可信拟合光圈点，从而提高晶棒圆拟合的准确性。
其中，步骤S25，根据数量分布情况从多个区域中筛选出目标区域，包括：
步骤S251，在第一扇形区域以及第三扇形区域中的光圈点的数量均大于标准数量的情况下，将第一扇形区域以及第三扇形区域确定为目标区域。
具体的，在本方案中，如果第一扇形区域以及第三扇形区域比较多的情况下，即说明仅仅采用第一扇形区域以及第三扇形区域的光圈点进行拟合圆可以保证拟合圆的准确性。
步骤S252，在第一扇形区域或第三扇形区域中的光圈点的数量小于或者等于标准数量的情况下，将第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域确定为目标区域。
具体的，在本方案中，在拉晶的某个阶段，如果第一扇形区域以及第三扇形区域中的光圈点数量较少，则说明此刻单独采用第一扇形区域以及第三扇形区域不足以保证拟合圆的准确性，因此本方案将第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域中的光圈点设定为可信点进行圆拟合，从而保证拟合圆的准确性。可选的，上述标准数量可以为25个。
因此，通过本方案，在拉晶的任意环节均可以通过光圈在多个扇形区域的光圈点分布情况来时刻筛选出最佳的光圈点进行拟合。
可选的，步骤S27，将目标区域中的光圈点进行拟合，包括：
步骤S271，将目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆。
具体的，上述步骤S271中的目标区域可以是第一扇形+第三扇形，也可以是第一扇形+第二扇形+第三扇形，在确定目标区域之后，根据目标区域中的光圈点进行拟合得到初始拟合圆。
步骤S272，使用所述目标区域中的光圈点对所述初始拟合圆进行梯度下降处理，得到第一拟合圆。
具体的，在得到初始拟合圆之后，本方案可以以上述初始拟合圆作为初始值，以将初始拟合圆进行精调从而得到第一拟合圆。
下面针对本方案中的梯度下降的细节做如下阐述：
梯度下降法的步长为0.2，迭代400轮，损失函数为目标区域中每个点到当前圆上的距离。
第i个点(xi,yi)对当前圆中心点(Cx,Cy)横坐标Cx的偏导gxi为：
Figure BDA0003657268010000081
第i个点(xi,yi)对当前圆中心点(Cx,Cy)纵坐标Cy的偏导gyi为：
Figure BDA0003657268010000091
第i个点(xi,yi)对当前圆半径Cr的偏导gri为：
Figure BDA0003657268010000092
圆心，半径总梯度为
Figure BDA0003657268010000093
每次迭代对(Cx,Cy,Cr)进行更新
Figure BDA0003657268010000094
步骤S273，根据第一拟合圆的半径确定第一距离范围。
步骤S274，从目标区域中的光圈点中筛选得到距离第一拟合圆的圆心的距离属于第一距离范围内的第一光圈点组合。
具体的，上述第一距离范围可以为0.99*第一拟合圆的半径～1.01第一拟合圆的半径，本方案可以从上述目标区域中来筛选得到在上述第一距离范围内的第一光圈点组合。
步骤S275，使用第一光圈点组合对第一拟合圆进行梯度下降处理，得到目标拟合圆。
具体的，本方案可以使用第一光圈点组合中的光圈点，以第一拟合圆的圆心以及半径作为初始值，使用梯度下降法对第一拟合圆进行精调，得到目标拟合圆。
需要说明的是，本方案先确定出目标区域，然后从目标区域中来继续筛选目标区域中的光圈点从而进行拟合，同现有技术中的拟合圆技术相比，较高了提升了拟合圆的准确性。
下面对于上述步骤中的拟合+梯度下降以及多次拟合的技术效果做如下描述：首先，每一次拟合都是一次最小二乘拟合+梯度下降微调，最小二乘法容易受到离群点干扰微，梯度下降微调微调过程在最小二乘基础上让圆更好地适应大多数正确的点，减少离群点的干扰。多次拟合，在每一次拟合圆之后，会根据拟合圆筛选一次合法点，去除离群点，方案中每次去除离群点后再进行拟合圆都会让拟合结果更加准确。
可选的，步骤S271，将目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆，包括：
步骤S2711，在所述目标区域为第一扇形区域以及第三扇形区域的情况下，直接将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆。
具体的，在第一扇形区域以及第三扇形区域的数量均大于25，目标区域为第一扇形区域以及第三扇形区域的情况下，本方案则直接将第一扇形区域以及第三扇形区域设置为拟合可信点，并直接对于第一扇形区域以及第三扇形区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆，然后再进行上述步骤S273至步骤S275的步骤。
可选的，步骤S271，将目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆，包括：
步骤S2712，在所述目标区域为第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域的情况下，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到第二拟合圆。
具体的，在第一扇形区域或者第三扇形区域中的光圈点小于等于25个的情况下，本方案则将第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域确定为拟合圆的可信点，然后拟合得到第二拟合圆。
步骤S2713，根据所述第二拟合圆的半径确定第二距离范围。
步骤S2714，从所述第二扇形区域中筛选得到距离所述第二拟合圆的圆心的距离属于所述第二距离范围内的第二光圈点组合。
上述第二距离范围可以为0.99*第二拟合圆的半径～1.01第二拟合圆的半径，本方案可以从上述第二扇形中来筛选得到在上述第二距离范围内的第二光圈点组合。
步骤S2715，将所述第二光圈点组合、第一扇形扇形区域的光圈点以及第三扇形区域的光圈点拟合得到所述初始拟合圆。
可选的，步骤S27中的目标区域中的光圈点通过如下步骤得到：
步骤S2701，将目标区域中每个像素点进行坐标系转换，得到目标区域的极坐标图。
步骤S2702，根据目标区域的构成从极坐标图中确定候选区域。
步骤S2703，从候选区域中遍历得到目标区域中的所有光圈点。
具体的，本方案在确定目标区域之后，可以通过极坐标转换的方式得到目标区域的极坐标图，然后从极坐标图中来确定出候选区域，最后从候选区域中来得到目标区域中所有的光圈点，需要说明的是，在本实施例中，由于目标区域是根据光圈点数量分布情况筛选得到，然后本方案在目标区域中进行极坐标转换，从而可以获取到目标区域中的每个光圈点，需要说明的是，不同于现有技术中进行有限点采样然后拟合，本方案进行极坐标转换的方案可以进行密集采样从而获取到目标区域中的每个光圈点，因此本技术方案中“根据光圈点分布分布确定目标区域”以及“将目标区域进行极坐标转换”两个技术点的结合可以实现找到的光圈点既能保证拟合圆的所需光圈点准确性又能保证拟合圆所需光圈点的全面性，从而较大提升晶像素直径生成的准确性。
可选的，步骤S2702根据目标区域的构成从极坐标图中确定候选区域，包括：
步骤S27021，在目标区域为第一扇形区域以及第三扇形区域的情况下，获取到第一扇形区域的两个顶点的坐标以及第三扇形区域的两个顶点的坐标。
步骤S27022，根据第一扇形区域的两个顶点的坐标以及第三扇形区域的两个顶点的坐标确定候选区域。
具体的，结合图6，在目标区域为第一扇形区域以及第三扇形区域的情况下，本方案则获取第一扇形区域的两个顶点A、C的坐标以及第三扇形区域的两个顶点B、D的坐标。然后根据A、C、B、D的坐标在极坐标图中确定要遍历的候选区域。结合图7，AC与BD之间的区域则为确定候选区域。需要说明的是，在本方案并非将极坐标图中的所有部分均进行遍历，而是根据目标区域的构成获取到四个顶点坐标，然后根据四个顶点的坐标在极坐标图中确定候选区域，进而缩小了候选区域中遍历的范围，较高的提升了光圈点确定的效率。
可选的，单晶炉内图像还包括导流筒下端圆形开口、熔融物液面以及导流筒下端圆形开口在熔融物液面中的倒影，其中，在步骤S27得到晶棒的像素直径之后，方法还包括：
步骤S29，通过导流筒下端圆形开口、熔融物液面以及导流筒下端圆形开口在熔融物液面中的倒影得到导流筒下端到晶棒外层光圈的第一垂直距离D。
这里需要说明的是，上述导流筒下端到晶棒外层光圈的第一垂直距离D即为液口距，本方案可以根据现有的单晶测距法根据导流筒下端圆形开口、熔融物液面以及导流筒下端圆形开口在熔融物液面中的倒影估算得到液口距，也可以通过现有的激光测距法来得到液口距。
步骤S31，通过单晶炉内图像确定导流筒下端圆形开口的像素直径Dbp。
步骤S33，获取导流筒下端圆形开口的实际距离Dbr。
步骤S35，通过单晶炉内图像获取到导流筒下端开口直径到光轴之间的第一距离Za，并且获得第一距离在像平面的第一像素长度za′。
步骤S37，通过单晶炉内图像获取到晶棒直径到光轴之间的第二距离Zb，并且获得第二距离在像平面的第二像素长度zb′。
步骤S39，根据晶棒的像素直径Dp、第一像素长度za、第二像素长度zb、导流筒下端圆形开口的实际距离Dbr、导流筒下端圆形开口的像素直径Dbp、第一垂直距离D、相机焦距参数f、相机像素参数k得到晶棒像素的实际直径距离Dr。
具体的，本方案可以按照下面的公式来得到上述晶棒像素的实际直径距离Dr。
Figure BDA0003657268010000131
下面结合图8～图11，对上述Dr的计算公式的推导做如下解释：
相机、导流筒、晶棒整体装置结构如图8所示，相机在该位置拍摄到的图像如图4所示。图8的简化模型如图9所示，相机光路图如图10～图11所示。
DA与DB分别为直径Dbr以及Dr到相机焦平面的距离，f为相机焦距参数，也即为相机焦平面到像平面的距离(单位mm)，
Figure BDA0003657268010000132
Figure BDA0003657268010000133
分别为直径Dbr和直径Dr在像平面上的长度(单位mm)。
由图10中的三角形可得如下关系
Figure BDA0003657268010000141
Figure BDA0003657268010000142
则两直径之间的垂直距离DB-DA为
Figure BDA0003657268010000143
其中Δd≈D，为了进一步提高测量的准确性，可以通过以下的方式进行矫正。直径Dbr，直径Dr距光轴的距离分别为Za和Zb，za与zb是Za和Zb在像平面上的投影距离。
结合图11，由三角形可得如下关系：
Figure BDA0003657268010000144
Figure BDA0003657268010000145
两直径在平行于像平面方向的位置高度差为：
Figure BDA0003657268010000146
记导流筒平面与其像平面之间的距离为d，由图11红色直角三角形勾股定理有：
Figure BDA0003657268010000147
综上整理
Figure BDA0003657268010000148
需要说明的是，实际计算过程中，无法直接由图像位置得到
Figure BDA0003657268010000149
Figure BDA00036572680100001410
za，zb，只能得到图像坐标系中的Dbp(即上述导流筒下端圆形开口的像素直径)，Dp(即上述晶棒的像素直径)，za′(即上述第一距离在像平面的第一像素长度za′)，zb′(即上述第二距离在像平面的第二像素长度zb′)，
Figure BDA0003657268010000151
与Dbp、
Figure BDA0003657268010000152
与Dp、za与za′以及zb与zb′存在如下系数关系：
Dbp＝k×Dbp
Dp＝k×Dp
za＝k×za′
zb＝k×zb′
其中，k为相机像素焦距，单位为毫米每像素(mm/pixel)，将上述系数关系带入
Figure BDA0003657268010000153
中即可推导出上述Dr的计算公式。
这里需要说明的是，上述步骤S21至步骤S39中，描述了一种晶棒实际的直径的计算方法的实施例，与现有的估算晶棒直径的方案所不同，该实施例首先确定出目标区域，然后从目标区域中来继续筛选目标区域中的光圈点从而进行拟合，同现有技术中的拟合圆技术相比，较高了提升了拟合圆、生成晶棒像素直径的准确性，接着，该实施例在较高准确性的晶棒像素直径的基础上再利用相机成像原理计算出晶棒的绝对直径，保证了晶棒直径测量的准确性。
实施例二
本申请还提供了一种晶棒像素直径的确定装置，该装置可以设置于智能单晶炉中，也可以用于执行上述实施例一的方法，结合图12，装置包括：获取单元1110，用于获取到单晶炉内图像，其中，单晶炉内图像显示有晶棒外层光圈，在单晶炉内图像中预设有多个区域；确定单元1120，用于确定晶棒外层光圈的光圈点在多个区域中每个区域中的数量分布情况；筛选单元1130，用于根据数量分布情况从多个区域中筛选出目标区域；拟合单元1140，用于将目标区域中的光圈点进行拟合，以得到晶棒的像素直径。
通过上述装置的多个单元，解决了现有技术中在任何时刻往往采用单晶炉内图像中的所有的光圈点来进行拟合圆，导致拟合圆结果准确性较低的技术问题。
应理解，本文中前述关于本发明的方法所描述的具体特征、操作和细节也可类似地应用于本发明的装置和系统，或者，反之亦然。另外，上文描述的本发明的方法的每个步骤可由本发明的装置或系统的相应部件或单元执行。
应理解，本发明的装置的各个模块/单元可全部或部分地通过软件、硬件、固件或其组合来实现。所述各模块/单元各自可以硬件或固件形式内嵌于计算机设备的处理器中或独立于所述处理器，也可以软件形式存储于计算机设备的存储器中以供处理器调用来执行所述各模块/单元的操作。所述各模块/单元各自可以实现为独立的部件或模块，或者两个或更多个模块/单元可实现为单个部件或模块。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可由处理器执行的计算机指令，所述计算机指令在由所述处理器执行时指示所述处理器执行本发明的实施例的方法的各步骤。该计算机设备可以广义地为服务器、终端，或任何其他具有必要的计算和/或处理能力的电子设备。在一个实施例中，该计算机设备可包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、通信接口等。该计算机设备的处理器可用于提供必要的计算、处理和/或控制能力。该计算机设备的存储器可包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质中或上可存储有操作系统、计算机程序等。该内存储器可为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口和通信接口可用于与外部的设备通过网络连接和通信。该计算机程序被处理器执行时执行本发明的方法的步骤。
本发明可以实现为一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时导致本发明实施例的方法的步骤被执行。在一个实施例中，所述计算机程序被分布在网络耦合的多个计算机设备或处理器上，以使得所述计算机程序由一个或多个计算机设备或处理器以分布式方式存储、访问和执行。单个方法步骤/操作，或者两个或更多个方法步骤/操作，可以由单个计算机设备或处理器或由两个或更多个计算机设备或处理器执行。一个或多个方法步骤/操作可以由一个或多个计算机设备或处理器执行，并且一个或多个其他方法步骤/操作可以由一个或多个其他计算机设备或处理器执行。一个或多个计算机设备或处理器可以执行单个方法步骤/操作，或执行两个或更多个方法步骤/操作。
本领域普通技术人员可以理解，本发明的方法步骤可以通过计算机程序来指示相关的硬件如计算机设备或处理器完成，所述的计算机程序可存储于非暂时性计算机可读存储介质中，该计算机程序被执行时导致本发明的步骤被执行。根据情况，本文中对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器的示例包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘等。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(RAM)、外部高速缓冲存储器等。
以上描述的各技术特征可以任意地组合。尽管未对这些技术特征的所有可能组合进行描述，但这些技术特征的任何组合都应当被认为由本说明书涵盖，只要这样的组合不存在矛盾。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种晶棒像素直径的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取到单晶炉内图像，其中，所述单晶炉内图像显示有晶棒外层光圈，在所述单晶炉内图像中预设有多个区域；
确定所述晶棒外层光圈的光圈点在所述多个区域中每个区域中的数量分布情况；
根据所述数量分布情况从所述多个区域中筛选出目标区域；
将所述目标区域中的光圈点进行拟合，以得到所述晶棒的像素直径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个区域包括相同圆心的第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域，所述第三扇形区域位于所述第一扇形区域以及所述第二扇形区域之间，其中，所述第一扇形与所述第三扇形的半径相同，所述第一扇形与所述第三扇形的半径大于所述第二扇形。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述数量分布情况从所述多个区域中筛选出目标区域，包括：
在所述第一扇形区域以及第三扇形区域中的光圈点的数量均大于标准数量的情况下，将所述第一扇形区域以及第三扇形区域确定为目标区域；
在所述第一扇形区域或第三扇形区域中的光圈点的数量小于或等于标准数量的情况下，将所述第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域确定为目标区域。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，包括：
将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆；
使用所述目标区域中的光圈点对所述初始拟合圆进行梯度下降处理，得到第一拟合圆；
根据所述第一拟合圆的半径确定第一距离范围；
从所述目标区域中的光圈点中筛选得到距离所述第一拟合圆的圆心的距离属于所述第一距离范围内的第一光圈点组合；
使用所述第一光圈点组合对所述第一拟合圆进行梯度下降处理，得到目标拟合圆。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆，包括：
在所述目标区域为第一扇形区域以及第三扇形区域的情况下，直接将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其特征在于，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到初始拟合圆，包括：
在所述目标区域为第一扇形区域、第二扇形区域以及第三扇形区域的情况下，将所述目标区域中的光圈点进行拟合，得到第二拟合圆；
根据所述第二拟合圆的半径确定第二距离范围；
从所述第二扇形区域中筛选得到距离所述第二拟合圆的圆心的距离属于所述第二距离范围内的第二光圈点组合；
将所述第二光圈点组合、第一扇形扇形区域的光圈点以及第三扇形区域的光圈点拟合得到所述初始拟合圆。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标区域中的光圈点通过如下步骤得到：
将所述目标区域中每个像素点进行坐标系转换，得到所述目标区域的极坐标图；
根据所述目标区域的构成从所述极坐标图中确定候选区域；
从所述候选区域中遍历得到所述目标区域中的所有光圈点。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述目标区域的构成从所述极坐标图中确定候选区域，包括：
在所述目标区域为第一扇形区域以及第三扇形区域的情况下，获取到所述第一扇形区域的两个顶点的坐标以及所述第三扇形区域的两个顶点的坐标；
根据所述第一扇形区域的两个顶点的坐标以及所述第三扇形区域的两个顶点的坐标确定所述所述候选区域。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单晶炉内图像还包括导流筒下端圆形开口、熔融物液面以及所述导流筒下端圆形开口在所述熔融物液面中的倒影，其中，在得到晶棒的像素直径之后，所述方法还包括：
通过所述导流筒下端圆形开口、熔融物液面以及所述导流筒下端圆形开口在所述熔融物液面中的倒影得到所述导流筒下端到所述晶棒外层光圈的第一垂直距离；
通过所述单晶炉内图像确定所述导流筒下端圆形开口的像素直径；
获取所述导流筒下端圆形开口的实际距离；
通过所述单晶炉内图像获取到所述导流筒下端开口直径到光轴之间的第一距离，并且获得所述第一距离在像平面的第一像素长度；
通过所述单晶炉内图像获取到所述晶棒直径到光轴之间的第二距离，并且获得所述第二距离在像平面的第二像素长度；
根据所述晶棒的像素直径、第一像素长度、第二像素长度、导流筒下端圆形开口的实际距离、导流筒下端圆形开口的像素直径、第一垂直距离、相机焦距参数以及相机像素参数得到所述晶棒像素的实际直径距离。
10.一种晶棒像素直径的确定装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取到单晶炉内图像，其中，所述单晶炉内图像显示有晶棒外层光圈，在所述单晶炉内图像中预设有多个区域；
确定单元，用于确定所述晶棒外层光圈的光圈点在所述多个区域中每个区域中的数量分布情况；
筛选单元，用于根据所述数量分布情况从所述多个区域中筛选出目标区域；
拟合单元，用于将所述目标区域中的光圈点进行拟合，以得到所述晶棒的像素直径。
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