專利名稱：超聲掃描顯微鏡c掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲掃描顯微鏡設(shè)備對采集到的數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種超聲
掃描顯微鏡c掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模越來越大，品種越來越多，電路的集成化程度和生產(chǎn)自 動(dòng)化程度也相應(yīng)的提高，同時(shí)對器件的質(zhì)量要求也越來越高，為保證器件的可靠性，
對封裝好的器件進(jìn)行無損檢測是不可缺少的流程，而超聲掃描顯微鏡能夠檢測X射線
檢測不敏感的分層、空洞、裂縫等缺陷而應(yīng)用越來越廣泛。超聲掃描顯微鏡是通過運(yùn) 動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)掃描軸與步進(jìn)軸的配合進(jìn)行光柵式運(yùn)動(dòng)，在掃描軸運(yùn)動(dòng)的同時(shí)發(fā)射超聲波 并接收反射回波，將反射回波的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過各種轉(zhuǎn)換算法構(gòu)建
不同種類的檢測圖像。超聲掃描顯樣i鏡的常規(guī)檢測方式包括A掃描波形、B掃描圖像、 C掃描峰值圖像、C掃描聲程圖像、C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像、分層掃描圖像等。
C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像是超聲掃描顯微鏡主要的一種檢測方式。超聲波由聲學(xué)阻抗 低的材料傳輸?shù)铰晫W(xué)阻抗高的材料時(shí)在材料交界處將會(huì)有負(fù)相位反射信號(hào)，當(dāng)材料內(nèi) 部有分層、氣孔等缺陷時(shí)，相當(dāng)于由聲學(xué)阻抗高的材料到聲學(xué)阻抗低的材料傳輸，反 射回波信號(hào)相位將會(huì)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生正相位反射信號(hào)，利用超聲傳輸?shù)倪@樣一個(gè)特性來檢 測分層、氣孔等缺陷。其獲得是被檢測目標(biāo)設(shè)置深度位置的平面灰度圖像，對于被檢 測目標(biāo)內(nèi)部的分層、氣孔等缺陷處附色表示出來?，F(xiàn)有的相位反轉(zhuǎn)圖像構(gòu)建方法為 1、在A超波形上設(shè)置數(shù)據(jù)門以及一個(gè)相位反轉(zhuǎn)閾值，也就是設(shè)置檢測區(qū)域及信號(hào)閾 值；2、掃描過程中當(dāng)位置計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)置數(shù)值時(shí)通過軟件觸發(fā)的方式觸發(fā)超聲波的發(fā) 射；3、軟件首先判斷數(shù)據(jù)門區(qū)域內(nèi)的所有波形數(shù)據(jù)是否有超過相位反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)門的值， 如果有認(rèn)為改點(diǎn)發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，如果沒有將數(shù)據(jù)門內(nèi)的所有數(shù)據(jù)取絕對值并進(jìn)行比 較，取出最大值；4、將沒有發(fā)生相位反轉(zhuǎn)的位置最大值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為像素灰度值構(gòu)建 圖像，將發(fā)生相位反轉(zhuǎn)的位置用紅色標(biāo)注。這種現(xiàn)有的C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像構(gòu)建方法 要求被檢測目標(biāo)表面平面度較高，并且放置必須足夠水平，否則由于器件表面不平整 或放置傾斜，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)門設(shè)置的位置不準(zhǔn)確；同時(shí)由于超聲波觸發(fā)及數(shù)據(jù)采集都采 用軟件處理，觸發(fā)位置不夠準(zhǔn)確，且由于軟件處理數(shù)據(jù)量大，導(dǎo)致圖^^構(gòu)建速度慢； 更為主要的是由于只設(shè)置了 一個(gè)相位反轉(zhuǎn)閾值，當(dāng)即有負(fù)相位反射信號(hào)又有正相位反 射信號(hào)時(shí)，對于相位反轉(zhuǎn)的判別有一定的誤判。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法，采 用的光柵尺同步位置觸發(fā)產(chǎn)生超聲波解決了軟件觸發(fā)位置不準(zhǔn)確的問題,構(gòu)建的相位 反轉(zhuǎn)圖像可以檢測器件內(nèi)部的分層、氣孔等缺陷，構(gòu)建的圖像具有位置準(zhǔn)確、精度高 等優(yōu)點(diǎn)。如采用前表面跟隨技術(shù)可解決算法對被測目標(biāo)表面平面度^i欠置要求較高的 缺點(diǎn)；如采用硬件判別峰值，只返回正負(fù)峰值的方法，減少了軟件處理數(shù)據(jù)量，提可 高圖像構(gòu)建速度；設(shè)置三個(gè)相位反轉(zhuǎn)闊值的方法判別反射回波信號(hào)的相位反轉(zhuǎn)，提高 了判別的準(zhǔn)確度。
本本發(fā)明的主要技術(shù)方案是 一種超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方
3說 法，，其特征在于具有以下步驟
a、 設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)門，確定檢測區(qū)域及閾值電壓；
b、 掃描并發(fā)射超聲波掃描過程中對上迷的每個(gè)位置點(diǎn)發(fā)射超聲波，位置同步 觸發(fā)產(chǎn)生超聲波，即采用光柵尺作為反饋裝置，當(dāng)光柵尺計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)置值時(shí)自動(dòng)硬 件觸發(fā)產(chǎn)生超聲波，無需軟件干預(yù)；并接收反射回波，獲取返回信號(hào)的正負(fù)峰值電壓 值；
c、 將峰值結(jié)果轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像像素灰度值即判定被測目標(biāo)檢測位置每一個(gè)點(diǎn) 正負(fù)峰值電壓值是否發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，然后將這些經(jīng)過判斷處理后的峰值按照一定方法 轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的灰度值；
d、 將每一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的灰度值輸出到屏幕上構(gòu)建灰度圖像。 所述的a步驟中，采用前表面跟隨技術(shù)設(shè)置前表面數(shù)據(jù)門，數(shù)據(jù)門的時(shí)間坐標(biāo)
為前表面反射回波信號(hào)負(fù)峰值時(shí)間坐標(biāo)的相對坐標(biāo)。
所述的b步驟中，采用硬件判別峰值，只返回?cái)?shù)據(jù)門內(nèi)的正負(fù)峰值數(shù)據(jù)，減少軟 件處理數(shù)據(jù)量。
所述的a步驟中，設(shè)置三個(gè)相位反轉(zhuǎn)閾值門，即兩個(gè)正的閾值門和一個(gè)負(fù)的閾值 門，對反射回波信號(hào)相位反轉(zhuǎn)進(jìn)行判別。
所述的b步驟中，記錄被測目標(biāo)前表面反射回波負(fù)峰值的時(shí)間，并將該時(shí)間作為 數(shù)據(jù)門的參考時(shí)間，數(shù)據(jù)門和相位反轉(zhuǎn)閾值的起始時(shí)間為該時(shí)間的相對值，解決由于 被測目標(biāo)表面不平整或放置傾斜造成數(shù)據(jù)門設(shè)置不準(zhǔn)確的問題。
所迷的c步驟中，所述的最終峰值結(jié)果轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像像素灰度值的方法是將 得到的該點(diǎn)的峰值電壓做數(shù)據(jù)處理(1)如果負(fù)峰值沒有超過閾值三，再判斷它是否 發(fā)生相位反轉(zhuǎn)(a)如圖4所示，正峰值超過閾值一，判定發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，該點(diǎn)在需要 構(gòu)建的目標(biāo)圖像中的顏色置為紅色；(b)如圖5所示，正峰值沒有超過閾值一，但峰 值超過閾值二，判定臨界相位反轉(zhuǎn)，該點(diǎn)在需要構(gòu)建的目標(biāo)圖像中的顏色置為黃色；(c) 如果正峰值沒有超過閾值二，判定沒有發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，將正峰值與負(fù)峰值中絕對值較 大的信號(hào)電壓與設(shè)置的數(shù)據(jù)門比較，如果大于數(shù)據(jù)門閾值將信號(hào)電壓按照線性關(guān)系轉(zhuǎn) 換為構(gòu)建圖像的像素灰度值，否則像素灰度值置為0; (2)如圖6所示，負(fù)峰值超過 閾值三，這時(shí)不再對正峰值是否超過閾值1和闊值2進(jìn)行判別，判定這種情況為沒有 發(fā)生相位反轉(zhuǎn)；將正峰值與負(fù)峰值中絕對值較大的信號(hào)電壓按照線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為構(gòu)建 圖像的像素灰度值。
本發(fā)明的積極效果是與已有技術(shù)對比，本發(fā)明采用了光柵尺同步位置觸發(fā)產(chǎn)生 超聲波解決了軟件觸發(fā)位置不準(zhǔn)確的問題,構(gòu)建的相位反轉(zhuǎn)圖像可以檢測器件內(nèi)部的 分層、氣孔等缺陷，構(gòu)建的圖像具有位置準(zhǔn)確、精度高等優(yōu)點(diǎn)。采用前表面跟隨技術(shù) 可解決算法對被測目標(biāo)表面平面度及放翼要求較高的缺點(diǎn)；采用硬件判別峰值，只返. 回正負(fù)峰值的方法，減少了軟件處理數(shù)li量，提可高圖像構(gòu)建速度；設(shè)置三個(gè)相位反 轉(zhuǎn)閾值的方法判別反射回波信號(hào)的相位反轉(zhuǎn)，提高了判別的準(zhǔn)確度。本發(fā)明構(gòu)建算法 有效解決了現(xiàn)有方法對被測目標(biāo)表面平面度及放置的要求高、構(gòu)建圖像位置不準(zhǔn)確、 構(gòu)建速度慢、相位反轉(zhuǎn)判定不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)。


圖1是在A掃描波形上設(shè)置前表面門的示意圖。
圖2是在A掃描波形上設(shè)置數(shù)據(jù)門的示意圖。
圖3是在A掃描波形上設(shè)置三個(gè)相位反轉(zhuǎn)閾值門的示意圖。
圖4是發(fā)生相位反轉(zhuǎn)點(diǎn)波形示意圖。
圖5是未發(fā)生相位反轉(zhuǎn)但峰值介于特定區(qū)間點(diǎn)的波形示意圖。 圖6是未發(fā)生相位反轉(zhuǎn)點(diǎn)的波形示意圖。圖4 ~ 6都是簡單說明某一個(gè)點(diǎn)的回波信號(hào)相位反轉(zhuǎn)判別的示意圖。圖中數(shù)據(jù)門
是用矩形區(qū)域來表示的，矩形的左邊沿和右邊沿分別表示數(shù)據(jù)門的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí) 間，矩形的上邊沿和下邊沿分別表示數(shù)據(jù)門的正負(fù)閾值電壓。閾值一、閾值二和閾值 三分別是三個(gè)預(yù)先設(shè)定好的相位反轉(zhuǎn)閾值。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖(參見圖1 圖6)較佳實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不
作為對本發(fā)明的限定。
該實(shí)施例構(gòu)算法的實(shí)現(xiàn)步驟如下
1、 在A掃描波形上，如圖l所示，調(diào)整超聲波探頭的位置，觀察A掃描波形， 使探頭聚焦到被檢測目標(biāo)的深度位置上，在前表面反射回波區(qū)域設(shè)置前表面數(shù)據(jù)門。
2、 如圖2所示，在A掃描波形上檢測目標(biāo)位置反射回波區(qū)域設(shè)置數(shù)據(jù)門，相位 掃描凄t據(jù)門的"i殳置采用矩形表示，它包括數(shù)據(jù)門的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間和閾值電壓三 個(gè)參數(shù)。
3、 提取出每一個(gè)點(diǎn)在數(shù)據(jù)門區(qū)域中的正負(fù)峰值電壓值。
4、 如圖3所示，根據(jù)上步驟3中的峰值，在A掃描波形中按照一定的百分比設(shè) 置三個(gè)相位反轉(zhuǎn)閾值，這三個(gè)閾值的起始時(shí)間與數(shù)據(jù)門的起始時(shí)間相同。
5、 設(shè)置掃描區(qū)域，從起始位置開始進(jìn)行掃描，掃描過程中超聲波發(fā)射接收裝置 對光柵尺信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)置值時(shí)產(chǎn)生超聲波。
6、 記錄被測目標(biāo)前表面反射回波負(fù)峰值的時(shí)間，并將該時(shí)間作為數(shù)據(jù)門的參考 時(shí)間，數(shù)據(jù)門和相位反轉(zhuǎn)閾值的起始時(shí)間為該時(shí)間的相對值，解決由于被測目標(biāo)表面 不平整或放置傾斜造成數(shù)據(jù)門設(shè)置不準(zhǔn)確的問題。
7、 對步驟3得到的該點(diǎn)的峰值電壓做數(shù)據(jù)處理，作如下(l)如果負(fù)峰值沒有超 過閾值三，再判斷它是否發(fā)生相位反轉(zhuǎn)(a)如圖4所示，正峰值超過閾值一，判定發(fā) 生相位反轉(zhuǎn)，該點(diǎn)在需要構(gòu)建的目標(biāo)圖像中的顏色置為紅色；(b)如圖5所示，正峰 值沒有超過閾值一，但峰值超過閾值二，判定臨界相位反轉(zhuǎn)，該點(diǎn)在需要構(gòu)建的目標(biāo) 圖像中的顏色置為黃色；(c)如果正峰值沒有超過閾值二，判定沒有發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，將 正峰值與負(fù)峰值中絕對值較大的信號(hào)電壓與設(shè)置的數(shù)據(jù)門比較，如果大于數(shù)據(jù)門閾值 將信號(hào)電壓按照線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像的像素灰度值，否則像素灰度值置為0。(2) 如圖6所示，負(fù)峰值超過閾值三，這時(shí)不再對正峰值是否超過閾值1和閾值2進(jìn)行判 別，判定這種情況為沒有發(fā)生相位反轉(zhuǎn)。將正峰值與負(fù)峰值中絕對值較大的信號(hào)電壓 按照線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像的像素灰度值。
8、 按照1-7的步驟判定被測目標(biāo)檢測位置每一個(gè)點(diǎn)是否發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，并獲得 該點(diǎn)的圖像像素值，將這些像素值按照順序排列，實(shí)現(xiàn)相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建。
權(quán)利要求
1、一種超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法，其特征在于具有以下步驟a、設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)門，確定檢測區(qū)域及閾值電壓；b、C掃描并發(fā)射超聲波掃描過程中在每個(gè)位置點(diǎn)發(fā)射超聲波，位置同步觸發(fā)產(chǎn)生超聲波即采用光柵尺作為反饋裝置，當(dāng)光柵尺計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)置值時(shí)自動(dòng)硬件觸發(fā)產(chǎn)生超聲波；并接收反射回波，獲取返回信號(hào)的正負(fù)峰值電壓值；c、將峰值結(jié)果轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像像素灰度值即判定被測目標(biāo)檢測位置每一個(gè)點(diǎn)正負(fù)峰值電壓值是否發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，然后將這些經(jīng)過判斷處理后的峰值按照一定方法轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的灰度值；d、將每一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的灰度值輸出到屏幕上構(gòu)建灰度圖像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法，其特征在于所述的a步驟中，采用前表面跟隨技術(shù)設(shè)置前表面數(shù)據(jù)門，數(shù)據(jù)門的時(shí)間坐標(biāo)為前表面反射回波信號(hào)負(fù)峰值時(shí)間坐標(biāo)的相對坐標(biāo)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法，其特征在于所迷的b步驟中，采用硬件判別峰值，只返回?cái)?shù)據(jù)門內(nèi)的正負(fù)峰值數(shù)據(jù)，減少軟件處理數(shù)據(jù)量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法，其特征在于所迷的a步驟中，設(shè)置三個(gè)相位反轉(zhuǎn)閾值門，即兩個(gè)正的閾值門和一個(gè)負(fù)的閾值門，對反射回波信號(hào)相位反轉(zhuǎn)進(jìn)行判別。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法，其特征在于所迷的b步驟中，記錄被測目標(biāo)前表面反射回波負(fù)峰值的時(shí)間，并將該時(shí)間作為數(shù)據(jù)門的參考時(shí)間，數(shù)據(jù)門和相位反轉(zhuǎn)閾值的起始時(shí)間為該時(shí)間的相對值，解決由于被測目標(biāo)表面不平整或放置傾斜造成數(shù)據(jù)門設(shè)置不準(zhǔn)確的問題。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3、 4或5所述的超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法，其特征在于所述的c步驟中，所述的最終峰值結(jié)果轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像像素灰度值的方法是將得到的該點(diǎn)的峰值電壓做數(shù)據(jù)處理(l)如果負(fù)Jf值沒有超過閾值三，再判斷它是否發(fā)生相位反轉(zhuǎn)(a)如圖4所示，正峰值超過閾值一，判定發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，該點(diǎn)在需要構(gòu)建的目標(biāo)圖像中的顏色置為紅色；(b)如圖5所示，正峰值沒有超過閾值一，但峰值超過閾值二，判定臨界相位反轉(zhuǎn)，該點(diǎn)在需要構(gòu)建的目標(biāo)圖像中的顏色置為黃色；(c)如果正峰值沒有超過閾值二，判定沒有發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，將正峰值與負(fù)峰值中絕對值較大的信號(hào)電壓與設(shè)置的數(shù)據(jù)門比較，如果大于數(shù)據(jù)門閾值將信號(hào)電壓按照線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像的像素灰度值，否則像素灰度值置為0; (2)如圖6所示，負(fù)峰值超過閾值三，這時(shí)不再對正峰值是否超過閾值1和閾值2進(jìn)行判別，判定這種情況為沒有發(fā)生相位反轉(zhuǎn)；將正峰值與負(fù)峰值中絕對值較大的信號(hào)電壓按照線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像的像素灰度值。
全文摘要
本發(fā)明提供了超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉(zhuǎn)圖像的構(gòu)建方法，涉及超聲掃描顯微鏡設(shè)備對采集到的數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域。具有以下步驟a、設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)門，確定檢測區(qū)域及閾值電壓；b、掃描并發(fā)射超聲波，位置同步觸發(fā)產(chǎn)生超聲波c、判定被測目標(biāo)檢測位置每一個(gè)點(diǎn)正負(fù)峰值電壓值是否發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，將峰值結(jié)果轉(zhuǎn)換為構(gòu)建圖像像素灰度值；d、將每一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的灰度值輸出到屏幕上構(gòu)建灰度圖像。本發(fā)明的有益效果是構(gòu)建的相位反轉(zhuǎn)圖像可以檢測器件內(nèi)部的分層、氣孔等缺陷，克服了現(xiàn)有方法對被測目標(biāo)表面平面度及放置的要求高、構(gòu)建圖像位置不準(zhǔn)確、構(gòu)建速度慢、相位反轉(zhuǎn)判定不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N29/06GK101672826SQ20091007571
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者付純鶴, 姚立新, 孫明睿, 軍 邱, 邴守東, 鵬 魏 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所