白光干涉零光程差位置的确定方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及精密光学测量技术领域，尤其涉及一种白光干涉零光程差位置的确定方法、装置、设备及介质。

背景技术

白光干涉测量技术是一种重要的测量方法，具有非接触、测量速度快、范围大、精度高等优点，在半导体、微纳机电系统、晶圆缺陷检测、生物医学等领域具有极其重要的意义和广阔的应用前景。白光干涉测量技术基于干涉图像强度随参考臂和测量臂的光程差变小而增大，当参考臂和测量臂的光程差为零时可以唯一确定每个像素点的零光程差位置，通过组合所有像素点的零光程差位置即可确定被测样品的表面形貌，因此，零光程差位置的准确求解对表面形貌测量具有极其重要的意义。

然而，在实际采集图像时，测量系统极易受外界环境和内部构造等因素影响，导致干涉信号发生漂移，影响零光程差位置的准确求解。

因此，现有技术中在求解零光程差位置的过程中，存在由于干涉信号发生漂移导致难以精准确定零光程差位置的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种白光干涉零光程差位置的确定方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中在求解零光程差位置的过程中，存在的由于干涉信号发生漂移导致难以精准确定零光程差位置的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种白光干涉零光程差位置的确定方法，包括：

对干涉图像进行差分处理，得到差分干涉信号强度；

对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到包络相关信号，并根据包络相关信号确定零光程差粗略位置；

通过移相法计算零光程差粗略位置的相位，并根据零光程差粗略位置和相位确定零光程差精确位置。

在一种可能的实现方式中，对干涉图像进行差分处理，得到差分干涉信号强度，包括：

获取相邻两张干涉图像的两个单像素点强度；

根据干涉信号强度差分计算公式和两个单像素点强度，确定干涉图像的差分干涉信号强度。

在一种可能的实现方式中，干涉信号强度差分计算公式为：

其中，

在一种可能的实现方式中，对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到包络相关信号，并根据包络相关信号确定零光程差粗略位置，包括：

对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到一级频谱；

对一级频谱进行逆傅里叶变换，得到包络相关信号；

对包络相关信号进行平滑处理，确定信号峰值点位置对应的采样位置序列数为零光程差粗略位置。

在一种可能的实现方式中，对包络相关信号进行平滑处理，确定信号峰值点位置对应的采样位置序列数为零光程差粗略位置，包括：

根据移动平均滤波法对包络相关信号进行平滑处理，得到平滑滤波信号；

确定平滑滤波信号的最大调制度位置为信号峰值点位置；

确定信号峰值点位置对应的采样位置序列数为零光程差粗略位置。

在一种可能的实现方式中，通过移相法计算零光程差粗略位置的相位，并根据零光程差粗略位置和相位确定零光程差精确位置，包括：

根据五步移相法确定零光程差粗略位置的相位；

根据零光程差粗略位置和相位，通过零光程差精确位置计算公式，确定零光程差精确位置。

在一种可能的实现方式中，零光程差精确位置计算公式为：

其中，

为了解决上述问题，本发明还提供一种白光干涉零光程差位置的确定装置，包括：

差分干涉信号强度获取模块，用于对干涉图像进行差分处理，得到差分干涉信号强度；

零光程差粗略位置确定模块，用于对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到包络相关信号，并根据包络相关信号确定零光程差粗略位置；

零光程差精确位置确定模块，用于通过移相法计算零光程差粗略位置的相位，并根据零光程差粗略位置和相位确定零光程差精确位置。

为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，

存储器，用于存储程序；

处理器，与存储器耦合，用于执行存储器中存储的程序，以实现如上文所述的白光干涉零光程差位置的确定方法中的步骤。

为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时能够实现如上文所述的白光干涉零光程差位置的确定方法中的步骤。

采用本发明的有益效果是：本发明通过构建加工预测模型对机床在加工过程中的关键因素数据和加工结果数据进行整体把关，利用加工预测模型本身强大数据处理能力进行数据学习，从而确定机床的加工结果数据与机床在加工过程中的关键因素数据之间的直接数据关系，以便于后续通过对机床在加工的过程中的加工参数中的关键因素数据进行实时分析，进而确定该实时关键因素数据对应的加工结果数据，实现实时预测塑料板加工结果。

附图说明

图1为本发明提供的白光干涉零光程差位置的确定方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的确定零光程差粗略位置一实施例的流程示意图；

图3为本发明提供的原始干涉信号强度一实施例的结果示意图；

图4为本发明提供的得到的包络相关信号一实施例的结果示意图；

图5为本发明提供的白光干涉零光程差位置的确定装置一实施例的结构框图；

图6为本发明提供的电子设备一实施例的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

白光干涉测量技术是一种重要的测量方法，具有非接触、测量速度快、范围大、精度高等优点，在半导体、微纳机电系统、晶圆缺陷检测、生物医学等领域具有极其重要的意义和广阔的应用前景。白光干涉测量技术基于干涉图像强度随参考臂和测量臂的光程差变小而增大，当参考臂和测量臂的光程差为零时可以唯一确定每个像素点的零光程差位置，通过组合所有像素点的零光程差位置即可确定被测样品的表面形貌，因此，零光程差位置的准确求解对表面形貌测量具有极其重要的意义。

然而，在实际采集图像时，测量系统极易受外界环境和内部构造等因素影响，导致干涉信号发生漂移，影响零光程差位置的准确求解。

因此，现有技术中在求解零光程差位置的过程中，存在由于干涉信号发生漂移导致难以精准确定零光程差位置的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种白光干涉零光程差位置的确定方法、装置、设备及介质，以下分别进行详细说明。

图1为本发明提供的白光干涉零光程差位置的确定方法一实施例的流程示意图，如图1所示，白光干涉零光程差位置的确定方法包括：

S101：对干涉图像进行差分处理，得到差分干涉信号强度；

S102：对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到包络相关信号，并根据包络相关信号确定零光程差粗略位置；

S103：通过移相法计算零光程差粗略位置的相位，并根据零光程差粗略位置和相位确定零光程差精确位置。

本实施例中，首先，对干涉图像进行差分处理，得到差分干涉信号强度；然后，对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到包络相关信号，并根据包络相关信号确定零光程差粗略位置；最后，通过移相法计算零光程差粗略位置的相位，并根据零光程差粗略位置和相位确定零光程差精确位置。

本实施例中，通过对干涉图像进行差分处理，能够消除背景光强在后续零光程差位置确定过程中的影响，又因为直流分量大部分包含在背景光强中，从而抑制了直流分量，进而实现了消除信号漂移；进一步地，通过对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，实现了针对性初步确定零光程差粗略位置，通过移相法计算零光程差粗略位置的相位，并根据零光程差粗略位置和相位确定零光程差精确位置，从而有效提高了零光程差精确位置的可靠度。

作为优选的实施例，在S101中，为了对干涉图像进行差分处理，得到差分干涉信号强度，首先，获取相邻两张干涉图像的两个单像素点强度；然后，根据干涉信号强度差分计算公式和两个单像素点强度，确定干涉图像的差分干涉信号强度。

在一具体实施例中，对于任意采集到的干涉图像，对应的单像素点的强度

其中，

进一步地，由于相邻两张干涉图像相移差为

其中，

那么，为了确定可靠的差分干涉信号强度，本申请中专门提出了干涉信号强度差分计算公式，具体地，由于相近采样位置的背景光强和调制度系数分别近似相等，干涉信号强度差分计算公式为：

其中，

显而易见地，通过差分处理后的差分干涉信号强度中不再包括背景光强这一变量，那么，由于直流分量多包含在背景光强中，因为通过差分处理能够有效抑制直流分量。

作为优选的实施例，在S102中，为了对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到包络相关信号，并根据包络相关信号确定零光程差粗略位置，如图2所示，图2为本发明提供的确定零光程差粗略位置一实施例的流程示意图，包括：

S201：对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到一级频谱；

S202：对一级频谱进行逆傅里叶变换，得到包络相关信号；

S203：对包络相关信号进行平滑处理，确定信号峰值点位置对应的采样位置序列数为零光程差粗略位置。

本实施例中，首先，对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到一级频谱；然后，对一级频谱进行逆傅里叶变换，得到包络相关信号；最后，对包络相关信号进行平滑处理，确定信号峰值点位置对应的采样位置序列数为零光程差粗略位置。

本实施例中，通过对差分干涉信号强度依次进行傅里叶变换和逆傅里叶变换处理，能够较好地提取到差分干涉信号强度中的特征，进而较好地确定干涉图像的零光程差粗略位置。

在一具体实施例中，在S201中，对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到一级频谱的过程中，涉及到的公式有：

其中，

进一步地，在S202中，可以选取-1级频谱信息和+1级频谱信息中的任意一个进行逆傅里叶变换，以得到包络相关信号。

当选择根据+1级频谱信息提取包络相关信号时，包络相关信号为：

其中，

本实施例中，通过对差分干涉信号强度进行傅里叶变换和逆傅里叶变换，能针对性提取出需要的数据特征，以便于后续进行数据提取。

作为优选的实施例，在S203中，为了对包络相关信号进行平滑处理，确定信号峰值点位置对应的采样位置序列数为零光程差粗略位置，首先，根据移动平均滤波法对包络相关信号进行平滑处理，得到平滑滤波信号；然后，确定平滑滤波信号的最大调制度位置为信号峰值点位置；最后，确定信号峰值点位置对应的采样位置序列数为零光程差粗略位置。

本实施例中，通过对包络相关信号进行平滑处理，以实现精准确定最大调制度位置，能够有效保证最大调制度位置的可靠性，降低干扰信号对结果的影响；定义最大调制度位置为信号峰值点位置，从而确定信号峰值点位置对应的采样位置序列数为零光程差粗略位置，统一了确定零光程差粗略位置的方法，以便于后续进行统一的数据处理。

具体地，在一具体实施例中，如图3所示，图3为本发明提供的原始干涉信号强度一实施例的结果示意图；而通过差分和傅里叶变换进行信号处理后，得到的包络相关信号如图4所示，图4为本发明提供的得到的包络相关信号一实施例的结果示意图。

作为优选的实施例，在S103中，在确定零光程差粗略位置之后，为了提高零光程差位置的精度，还需要对零光程差粗略位置进行精细化处理，首先，根据五步移相法确定零光程差粗略位置的相位；然后，根据零光程差粗略位置和相位，通过零光程差精确位置计算公式，确定零光程差精确位置。

在一具体实施例中，为了确定零光程差粗略位置为

其中，

进一步地，在一具体实施例中，零光程差精确位置计算公式为：

其中，

本实施例中，在确定零光程差粗略位置的基础上，通过结合相位计算以精细化确定零光程差粗略位置的偏移量，从而根据零光程差精确位置计算公式对零光程差粗略位置进行修正，以确定零光程差精确位置。

通过上述方式，通过对干涉图像进行差分处理，能够消除背景光强在后续零光程差位置确定过程中的影响，又因为直流分量大部分包含在背景光强中，从而抑制了直流分量，进而实现了消除信号漂移；进一步地，通过对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，实现了针对性初步确定零光程差粗略位置，通过移相法计算零光程差粗略位置的相位，并根据零光程差粗略位置和相位确定零光程差精确位置，从而有效提高了零光程差精确位置的可靠度。

为了解决上述问题，本发明还提供一种白光干涉零光程差位置的确定装置，如图5所示，图5为本发明提供的白光干涉零光程差位置的确定装置一实施例的结构框图，白光干涉零光程差位置的确定装置500包括：

差分干涉信号强度获取模块501，用于对干涉图像进行差分处理，得到差分干涉信号强度；

零光程差粗略位置确定模块502，用于对差分干涉信号强度进行傅里叶变换，得到包络相关信号，并根据包络相关信号确定零光程差粗略位置；

零光程差精确位置确定模块503，用于通过移相法计算零光程差粗略位置的相位，并根据零光程差粗略位置和相位确定零光程差精确位置。

本发明还相应提供了一种电子设备，如图6所示，图6为本发明提供的电子设备一实施例的结构框图。电子设备600可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。电子设备600包括处理器601以及存储器602，其中，存储器602上存储有白光干涉零光程差位置的确定程序603。

存储器602在一些实施例中可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器602在另一些实施例中也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（SecureDigital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器602还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器602用于存储安装于计算机设备的应用软件及各类数据，例如安装计算机设备的程序代码等。存储器602还可以用于暂时的存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，白光干涉零光程差位置的确定程序603可被处理器601所执行，从而实现本发明各实施例的白光干涉零光程差位置的确定方法。

处理器601在一些实施例中可以是中央处理器（Central Processing Unit，CPU），微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器702中存储的程序代码或处理数据，例如执行白光干涉零光程差位置的确定程序等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其他介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM），以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。