飞秒激光等离子体光斑图像增强及亮度分析

• 作者: 刘洋 潘兴辰 王宜文 王福斌
• 来源期刊: 中国激光
• 学科: 工学
• 关键词: 超快光学 飞秒激光 等离子体光斑 图像增强 光斑亮度 加工方向
• 年，卷（期）: 2019,（2）
• 所属期刊栏目: 激光制造
• 页码范围: 39-47
• 页数: 9页
• 分类号: TN249|TP391.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL201946.0202001

摘要

飞秒激光加工单晶硅材料过程中会伴随产生等离子体, 通过CCD相机采集等离子体的光辐射信号得到等离子体光斑图像.针对光斑图像边缘与背景区域对比度不明显、信噪比低的特点, 对光斑图像进行增强处理, 并进一步对光斑图像亮度特征进行分析.首先, 对原始光斑图像进行滤波, 采用主成分分析方法将其增强, 对得到的第一主成分图像进行伪彩色处理, 以便于分析其能量分布, 并依据其能量分布信息将光斑的核心区域分割出来.其次, 分别计算原始光斑图像的质心、长轴以及核心烧蚀区的质心与长短轴, 分析图像的几何特征, 据此判断激光烧蚀加工的方向.再次, 采用Niblack分割方法分割原始图像的灰度图, 基于分割后的二值图像掩模亮度信息, 得到光斑图像的亮度特征.最后, 分析光斑亮度特征与激光烧蚀加工方向、激光功率的关系.亮度特征与加工方向的相关系数小于0.09, 与激光功率的相关系数大于0.5.结果表明:光斑图像的亮度特征不受加工方向的影响, 光斑亮度特征具有较强的稳定性, 可用于激光烧蚀功率的识别.