[发明专利]一种大范围平面元件白光干涉快速测量方法

权利要求书

1.一种大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：

S1、利用粗对焦步骤确定白光干涉传感器的聚焦高度；

S2、选取包含聚焦高度在内的采图区间；

S3、在采图区间内依据精细采集步骤采集待测平面元件上至少四个不同位置处的初始条纹坐标；

S4、依据初始条纹坐标拟合待测平面元件的位姿，进行高度补偿得到待测平面元件测量位姿；

S5、根据待测平面元件测量位姿确定实际采图区间；

S6、在待测平面元件不同区域以实际采图区间进行采图，并通过形貌解算算法与拼接算法得到待测平面元件整体表面微观形貌。

2.根据权利要求1所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述S1中粗对焦步骤包括：

S101、利用白光干涉传感器在待测平面元件上方以第一步进量连续采集若干图像；

S102、对若干图像进行处理和判断，确定白光干涉传感器的聚焦高度。

3.根据权利要求2所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述S102包括依据图像灰度值的分布，将干涉条纹最明显的位置确定为白光干涉传感器的聚焦高度。

4.根据权利要求3所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述S3中精细采集步骤包括：

S301、在采图区间内以第二步进量依次采集平面元件上至少四个不同位置处的若干图像，所述第二步进量小于第一步进量。

5.根据权利要求4所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述S3还包括：

S302、对S301采集的图像进行处理，获得相应的初始条纹坐标。

6.根据权利要求5所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述S302中对S301采集的图像进行处理包括对图像进行滤波处理用于去除噪声影响，以及通过单张图像多尺度信息计算与处理去除背景影响。

7.根据权利要求6所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，滤波处理采用以下图像滤波公式：

其中，g(x,y)代表处理后的图像，n为模板大小，I(x,y)是图像像素点灰度值，x,y是坐标值，S为灰度值集合；

单张图像多尺度信息计算与处理公式为：

其中，L(x,y,σ)、L(x,y,α)表示图像不同尺度空间，σ,α为尺度坐标，I(x,y)代表图像像素点灰度值，G(x,y,σ)、G(x,y,α)是尺度可变高斯函数，

多尺度变化表示为L'(x,y)＝L(x,y,σ)*L(x,y,α),其中，α＝1/σ，处理后的单张图像表示为：I'(x,y)＝I(x,y)*L'(x,y)，其中x,y是坐标值。

8.根据权利要求7所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述S2中对步骤S1获得的图像进行处理与在步骤S302中的图像滤波处理和单张图像多尺度信息计算处理方法相同。

9.根据权利要求5-8任一项所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述S302中初始条纹坐标的获取包括识别处理后图像的灰度值变化，生成灰度变化分布曲线，依据灰度变化分布曲线判断干涉条纹起始位置；公式如下：

x＝g(t)＝k*t+b

F(x)＝a(n)*xⁿ+a(n-1)*x^(n-1)+...+a(1)*x+a(0)

式中t为图像所在的位置，k和b为复合函数的内函数最优系数，x和g(t)为复合函数中内函数求得的结果，F(x)为灰度值标志位，n为复合函数的最高拟合次数，a(n)为复合函数曲线拟合得到的结果。

10.根据权利要求9所述的大范围平面元件白光干涉快速测量方法，其特征在于，所述S6包括利用最小二乘法拟合待测平面元件的位姿，公式如下：

Ax+By+Cz+D＝0

式中x、y、z为角点的三维点坐标，A、B、C、D为拟合得到的平面参数。