专利名称：一种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学元件抗激光损伤性能测试领域的方法及装置，尤其是涉及一种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法及装置。·
背景技术：
激光薄膜是高功率激光系统中的关键元件，而薄膜的激光损伤阈值是限制强激光技术向高功率、高能量方向发展的重要瓶颈之一。为了深入分析激光薄膜的损伤性能和损伤机制，准确评价光学元件的抗激光损伤能力，需要不断地发展和完善激光损伤阈值的测量技术，提高损伤阈值的测量精度和准确度，从而指导薄膜制备工艺的优化和改进。由于激光损伤机制及薄膜本身结构的复杂性，激光薄膜损伤阈值的测量结果与测试环境、输入参数和损伤判定标准等条件密切相关，特别是微弱损伤点的检测精度和判定准则直接决定着未损伤和损伤的临界值，是影响损伤阈值测量结果最为显著的因素之一。目前，在损伤阈值测量过程中，国际上广泛采用的损伤点的识别方法主要包含两类光电信号检测和图像相减法。前者是利用光电探测器检测待测点的散射信号，当损伤发生时散射信号会显著增强，一般定义散射信号增强I. 5 2倍时认定样品损伤；后者是利用图像处理技术，将激光辐照样品前的图像与激光辐照样品后的图像经过滤波和二值化处理后直接相减运算，如果样品发生损伤，在损伤点处两幅图像的差值不为零。然而，光电信号检测技术是一种间接识别方式，不能直接获得损伤点的相关数据，并且其精度受限于损伤点处散射光强度的大小，而且背底散射信号的校准过程复杂，对于损伤点识别的精度较低。图像处理技术是一种直接的损伤点判定方法，简单、有效，但当前主要采用的两幅图像相减的比较方式，对于微小尺度损伤点的识别存在着不足。首先，在测量过程中，样品和显微镜都存在着微小的抖动，特别是刚刚移至一个新的位置时，将造成同一个位置在不同时间拍摄的图像产生微米量级的偏移，此时两幅图像如果直接相减运算，图像强区的中心坐标没有直接对应，容易导致错误的判定结果；另外，对于工作频率为IOHz的脉冲式Nd:YAG激光器，测量中对图像曝光、获取、处理和判定时间需要在O. Is内完成，因此曝光时间一般小于10ms，在如此短的时间内，受光源稳定性等拍摄环境的影响，同一个位置在不同时间拍摄的图像的灰度值存在起伏变化，从而影响着两幅图像相减运算后的结果；最后，该方法只能简单的判定样品有没有损伤，不能提供更多的关于损伤点的信息，包括位置坐标、原始尺寸和损伤后尺寸等。由于上述的原因和不足，增加了测量误差，限制了损伤阈值测量中两种方法对微米尺度损伤点的识别精度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种识别精度高的损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法及装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现—种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法，该方法包括以下步骤
①将被测样品固定在电动平移台，采用暗场照明，在线显微镜对准泵浦激光辐照被测样品的位置，在泵浦激光辐照前对被测样品进行拍摄，获得图片a，并将图片a传送至计算机中；②计算机对图片a进行处理，根据预先设定的阈值1^和Tffi,分别识别出图片a中所有灰度高于1^和1^的缺陷点，获得缺陷点数据Dcis和Dtlffi ；③计算机控制泵浦激光器辐照被测样品，在线显微镜对辐射后的被测样品进行拍摄，获得图片b，并传送至计算机，计算机根据阈值1*识别出图片b中所有灰度高于Ts的缺陷点，获得缺陷点数据Dis ； ④计算机将D1 ^中的每一个缺陷点与Dtl ^和Dtl中的所有缺陷点进行逐一比较，获得缺陷点间的位置偏差和尺寸偏差；⑤计算机根据步骤④获得的位置偏差、尺寸偏差以及预先设定的位置容差E1、尺寸容差E2、判定准则，识别样品是否发生损伤；⑥重复上述步骤① ⑤，实现被测样品同一位置在泵浦激光多个脉冲辐照下的损伤识别；⑦计算机移动电动平移台，重复步骤① ⑥，实现被测样品不同位置的损伤识别。所述的步骤④具体为41)根据公式(1)，计算Dis中的第I个缺陷点与Dcis中的所有缺陷点的位置偏差Oln,并记录所有位置偏差中的最小值oln_min，
权利要求
1.一种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 ①将被测样品固定在电动平移台，采用暗场照明，在线显微镜对准泵浦激光辐照被测样品的位置，在泵浦激光辐照前对被测样品进行拍摄，获得图片a，并将图片a传送至计算机中； ②计算机对图片a进行处理，根据预先设定的阈值1^和Tffi，分别识别出图片a中所有灰度高于1^和1^的缺陷点，获得缺陷点数据Dcis和Dtlffi ； ③计算机控制泵浦激光器辐照被测样品，在线显微镜对辐射后的被测样品进行拍摄，获得图片b，并传送至计算机，计算机根据阈值Ts识别出图片b中所有灰度高于Ts的缺陷点，获得缺陷点数据D1 ,,j ； ④计算机将Dm中的每一个缺陷点与Dcis和Dtlffi中的所有缺陷点进行逐一比较，获得缺陷点间的位置偏差和尺寸偏差； ⑤计算机根据步骤④获得的位置偏差、尺寸偏差以及预先设定的位置容差E1、尺寸容差E2、判定准则，识别样品是否发生损伤； ⑥重复上述步骤① ⑤，实现被测样品同一位置在泵浦激光多个脉冲辐照下的损伤识别； ⑦计算机移动电动平移台，重复步骤① ⑥，实现被测样品不同位置的损伤识别。
2.根据权利要求I所述的一种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法，其特征在于，所述的步骤④具体为 41)根据公式(1)，计算Dm中的第I个缺陷点与Dcis中的所有缺陷点的位置偏差01η，并记录所有位置偏差中的最小值0ln_min，
3.根据权利要求2所述的一种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法，其特征在于，所述的步骤⑤中的判定准则具体为 51)如果0ln_min< E1，并且该缺陷点Sln > E2，则Dm中的第I个缺陷点与Dcis中位置偏差最小的缺陷点是同一缺陷点，在泵浦激光作用前后其尺寸发生了生长，超过了设定的尺寸容差E2，此时判定样品发生损伤； 52)如果0ln_min< E1，并且该缺陷点Sln < E2，则Dm中的第I个缺陷点与Dcis中位置偏差最小的缺陷点是同一缺陷点，在泵浦激光作用前后，其尺寸未超过设定的尺寸容差，此时判定样品未发生损伤； 53)如果0ln_min> E1,并且O1, n_min > E1，则Dm中的第I个缺陷点与Dtl高和Dtl低中所有缺陷点均不匹配，该缺陷点是由泵浦激光作用在被测样品后产生的新的缺陷点，此时判定样品发生损伤； 54)如果0ln_min> E1，并且O1, n_min < E1，则认为Dm中的第I个缺陷点与Dcis中所有缺陷点不匹配，但与Dtlffi中位置偏差最小的缺陷点是同一缺陷点，由于拍照环境的影响造成了获得的图片a和图片b在阈值Ts下对同一缺陷点识别结果的差异，此时判定样品未发生损伤。
4.一种实施如权利要求I所述的损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法的装置，其特征在于，包括泵浦激光器、电动平移台、照明光源、在线显微镜和计算机，所述的计算 机分别连接泵浦激光器、电动平移台和在线显微镜，所述的照明光源设置在电动平移台上方； 将被测样品固定在电动平移台上，打开照明光源，通过在线显微镜对泵浦激光辐射前后的被测样品进行拍照，计算机对获得的图片进行损伤点识别处理。
5.根据权利要求4所述的一种实施损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法的装置，其特征在于，所述的照明光源为可进行暗场照明的光源。
全文摘要
本发明涉及一种损伤阈值测量中微小尺度损伤点的识别方法及装置，所述的方法包括以下步骤采用暗场照明，在线显微镜在泵浦激光辐照前对被测样品进行拍摄，获得图片a；计算机对图片a进行处理，分别识别出图片a中所有灰度高于阈值T高和T低的缺陷点，获得缺陷点数据D0高和D0低；在线显微镜对辐射后的被测样品进行拍摄，获得图片b，计算机识别出图片b中所有灰度高于T高的缺陷点，获得缺陷点数据D1高；将D1高中的每一个缺陷点与D0高和D0低中的所有缺陷点进行逐一比较；计算机根据比较结果以及判定准则，识别样品是否发生损伤；所述的装置包括泵浦激光器、电动平移台、照明光源、在线显微镜和计算机。与现有技术相比，本发明具有可有效识别微小尺度损伤点、识别精度高等优点。
文档编号G01N21/88GK102841102SQ20121032629
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者马彬, 张艳云, 马宏平, 程鑫彬, 焦宏飞, 王占山 申请人:同济大学