1、微系统测试中的图像处理与计算机视觉技术

微系统测试中的图像处理与计算机视觉技术

在现代科技领域，传感器和执行器等复杂设备的小型化是一大挑战。随着微机电系统（MEMS）和微光机电系统（MOEMS）的广泛应用，对其进行有效的测试变得至关重要。图像处理和计算机视觉技术为MEMS测试提供了强大的工具，能够快速、稳健且非接触地记录和分析微系统的各种特性。

1. MEMS测试需求与技术概述

MEMS和MOEMS在日常生活中的应用越来越广泛，如喷墨打印机中的微喷射器、数字光投影（DLP）投影仪中的数字微镜设备（DMD），以及汽车行业中的各种传感器等。这些微系统不仅需要测试其电气和动态行为，还需要在开发和制造阶段对其静态特性进行评估，如尺寸、形状、存在性、取向和表面特征等。

光学测量和测试技术基于图像处理和计算机视觉，能够快速、稳健且非接触地记录这些特性。然而，普通的照明和成像方法分辨率有限，只能达到微米以下范围，无法满足从纳米到毫米的微系统结构尺寸的测量需求。因此，需要特殊的成像测量和测试手段，如干涉仪、光谱仪、近场/扫描电子/原子力显微镜等。

2. 图像处理与计算机视觉组件

2.1 光、颜色和滤光片的行为

图像处理中关注的电磁波范围在紫外线和近红外线之间，人眼只能识别可见光部分。光的强度与光源辐射的光子数量有关，且随着与光源距离的增加，光强度按距离的平方反比减小。

白光由覆盖整个可见光谱的电磁波组成，通过棱镜可以将其分解为彩虹色，这就是色散现象。颜色的混合分为加法混合（光的混合）和减法混合（颜料的混合）。在图像处理中，单色相机常使用彩色光来突出彩色物体，LED是常用的彩色光源，而高强度光源则常结合光学滤光片使用。滤光片的行为可以通过光谱响应图来