单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,主要用于太阳能光伏产业和半导体材料。由于单晶硅片取自于等径阶段的晶体,所以控制直径是一个重要环节,直径测量主要采取非接触的方式。本文使用CMOS摄像机对等径阶段的单晶硅进行拍摄,由于硅棒的阻挡所以摄取的只是部分单晶硅的视频图像。在图像处理部分,由于目标是对单晶硅的直径进行计算,所以首先需要获取光圈信息,CMOS摄像机采集的图像可能带有一些微小的噪声从而会影响到图片的清晰度和质量,所以需要对图像进行平滑去噪,本文使用一种易于实现的自适应中值滤波算法,能够对受噪声干扰区域进行滤波而不涉及整个图像,它还能自动选择适合的滤波窗口进行中值滤波,既能抑制噪声,又可以保护图像的边缘细节。由于单晶硅图像中硅棒等背景元素过多,因此本文根据光圈在图像中亮度最高的特点,使用直方图分析的方法选取最优阈值并对图像进行二值化,从分割后的结果可以看出,与光圈灰度值相近的硅棒光晕得以被分离,图像分割的效果较好。单晶硅边缘提取实际精度要求为0.1mm,但使用传统边缘算子获取的边缘只能够达到一个像素,经过换算其精度达不到实际需求。因此,本文引入亚像素定位技术来进一步提高边缘精度,在使用高斯拟合亚像素边缘检测的算法后,单晶硅的边缘精度约为0.013mm,达到了预期要求。由于直径计算的需要选用单晶硅外圈边缘作为计算的基础。单晶硅的高熔点使摄像机只能在观察窗外俯视拍摄,因此所得到的图像是不完整的椭圆,本文提出一种改进的单晶硅直径计算方法,首先把不完整半椭圆拟合成一个完整的圆,然后在此圆弧上捕捉到最大直径所在的位置,最后通过使用亚像素的原理求得直径的像素值。此算法直接引入倾斜角θ进行计算,其好处是无需预先测量摄像机的倾斜角度,可以通过计算得到直径的大小。