飞秒激光光斑轮廓的傅里叶描述子重建及特征提取

在利用飞秒激光对单晶硅材料进行微尺度烧蚀时,衍生的等离子体发光光斑中蕴含着大量的加工信息。如何有效提取光斑图像的几何特征信息,对研究飞秒激光烧蚀加工工艺过程具有重要意义。轮廓特征是描述激光光斑最重要的特征之一,本文着重分析了等离子体光斑轮廓特征与光斑运动规律间的关系及光斑运动情况分类方法。首先,考虑到光斑微弱的特性,对光斑图像进行增强处理。其次,采用链码方法提取光斑轮廓特征,并利用傅里叶描述子低频特性,选取少量的描述子重建光斑图像轮廓特征,减少了复杂的计算量,有效提高了光斑图像分类的速度与质量。最后,运用Hu不变矩特征证明傅里叶描述子用于提取激光光斑对轮廓特征的有效性。     

飞秒激光光斑灰度与几何特征的相关性分析

飞秒激光烧蚀单晶硅的加工过程中,CCD相机采集的光斑图像中有效灰度区域与背景难以区分。为了解决这一问题,提出一种主成分分析与限制对比度自适应直方图均衡化相结合的方法,对光斑图像进行增强处理,再提出去趋势互相关分析法对光斑序列图像的灰度特征与几何特征进行长程相关性分析。结果表明,光斑序列图像的灰度特征与光斑纹理对比度、光斑面积具有较强的长程相关性,与纹理同质性表现出较强的反相关关系,可根据这3项与灰度特征较强的相关关系对后续微槽加工过程中的灰度特征进行预测。