数字图像处理在纳米级表面形貌测量中的关键应用

本文主要探讨了在表面微观形貌测量中数字图像处理的应用。表面形貌学是一门研究物体三维表面结构的学科，尤其在纳米级别的精度测量中，对于微电子器件和微系统的发展具有重要意义。然而，实际测量过程中会受到多种因素的影响，如硬件设备的局限性、测试条件的限制，导致测量结果可能存在失真和假轮廓问题。 文章首先介绍了引言部分，指出由于这些因素，表面形貌的测量往往会出现系统误差引起的波纹度和系统噪声，以及数字化和传输过程中产生的高频噪音和假轮廓。为解决这些问题，作者采用了数字信号滤波与平滑技术。这种技术通过消除系统误差，有效地去除了高频噪音，从而提高了测量结果的准确性，使其更接近真实值。 测量原理方面，文章重点阐述了相移干涉术的应用。相移干涉术是一种直接测量干涉强度分布来推算干涉波前相位差的方法。它通过精密的移相器件让物光与参考光在空间上产生相对相位移动，通过光电探测器实时采集数据，并通过计算机解析多帧干涉图像（至少N帧，N大于等于3），从而独立求解出每个像素点的相位差。根据双光束干涉理论，干涉场的光强分布可以用一个包含干涉强度和相位差的复杂数学公式来表示。 这篇文章强调了数字图像处理在提高表面微观形貌测量精度中的关键作用，展示了如何通过有效的算法和技术手段，如相移干涉术和数字信号处理，来克服测量过程中的噪声干扰，确保获得高精度的测量结果，这对于纳米级表面形貌研究和工业应用具有重要的实践价值。