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KR20230032029A - Two-dimensional object detection system - Google Patents

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KR20230032029A
KR20230032029A KR1020210114372A KR20210114372A KR20230032029A KR 20230032029 A KR20230032029 A KR 20230032029A KR 1020210114372 A KR1020210114372 A KR 1020210114372A KR 20210114372 A KR20210114372 A KR 20210114372A KR 20230032029 A KR20230032029 A KR 20230032029A
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KR
South Korea
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detection
detection target
pixels
area
estimated
Prior art date
Application number
KR1020210114372A
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Korean (ko)
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KR102588330B1 (en
Inventor
서용호
응원딩공
박예은
Original Assignee
세종대학교산학협력단
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Filing date
Publication date
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Abstract

A two-dimensional object detection system according to the present invention can identify a two-dimensional object to be detected or detect a position of the two-dimensional object by using each contrast ratio according to an RGB wavelength band extracted from an optical image of the two-dimensional object to be detected. The present invention provides the two-dimensional object detection system capable of automatically detecting a two-dimensional object in a work previously performed manually by a researcher by applying the principle of optical identification based on the interference effect of the two-dimensional object to be detected by an atomic monolayer.

Description

2차원 대상체 검출 시스템{TWO-DIMENSIONAL OBJECT DETECTION SYSTEM}2D object detection system {TWO-DIMENSIONAL OBJECT DETECTION SYSTEM}

본 발명은 2차원 대상체 검출 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 박리에 의해 얻어진 원자 단일층의 2차원 소재 내지 물질을 자동으로 검출할 수 있는 2차원 대상체 검출 시스템을 제공한다.The present invention relates to a 2D object detection system, and more particularly, to a 2D object detection system capable of automatically detecting a 2D material or material of an atomic monolayer obtained by mechanical exfoliation.

2차원 소재는 사물인터넷, 휘어지는 소자, 초저전력 소자, 차세대 배터리, 정수필터, 우주선 등 다양한 산업 분야에 적용이 가능한 원천 기술이다. 2차원(2D) 소재란 원자들이 단일 원자층 두께(약 1nm=10억분의 1m)를 가지고 평면에서 결정구조를 이루는 물질을 지칭한다. 2D material is a source technology that can be applied to various industries such as the Internet of Things, bendable devices, ultra-low power devices, next-generation batteries, water filters, and spacecraft. A two-dimensional (2D) material refers to a material in which atoms form a crystal structure in a plane with a single atomic layer thickness (about 1 nm = 1 billionth of a meter).

또한, 반데르발스 이종접합구조(Van der Waals heterostructure)는 단일 원자층 구조는 아니지만 2차원 소재의 장점을 극대화할 수 있는 구조로서 2차원 소재의 범주에 속한다. 정밀한 계면 제어 기능과 다양한 전자 특성을 가진 다양한 소재 선택으로 인해 반데르발스 이종접합구조는 기존의 반도체 이종 구조로 달성할 수 없는 높은 소자의 잠재적 가능성이 확인되고 있다.In addition, the van der Waals heterostructure is not a single atomic layer structure, but belongs to the category of two-dimensional materials as a structure capable of maximizing the advantages of two-dimensional materials. Due to the precise interface control function and the selection of various materials with various electronic properties, the van der Waals heterojunction structure has been confirmed to have high device potential that cannot be achieved with conventional semiconductor heterostructures.

2차원 소재는 전기적 특성에 따라 도체, 반도체, 부도체로 분류할 수 있으며 대표적으로 도체 성질을 가지는 그래핀(graphene), 반도체 성질을 가지는 전이금속 디칼코게나이드(TMDC; transition metal dichalcogenide), 흑린(black phosphorous), 부도체 성질을 가지는 육방정계 질화붕소(hBN; hexagonal boron nitride)가 있다.Two-dimensional materials can be classified into conductors, semiconductors, and insulators according to their electrical properties. Representatively, graphene with conductor properties, transition metal dichalcogenide (TMDC) with semiconductor properties, and black phosphorus (black phosphorus) phosphorous) and hexagonal boron nitride (hBN), which has non-conductive properties.

대표적인 2차원 물질인 그래핀(graphene)은 흑연 덩어리 물질에 접착성 스카치테이프를 붙였다 떼었다 반복하여 몇 겹의 원자층을 기계적으로 벗겨내는 기계적 박리법(Mechanical exfoliation)에 의해서 발견되고 많은 연구들이 진행되어 오고 있다. 기계적 박리법은 수율이 매우 낮고 대면적화 할 수 없음에도 불구하고 현재까지도 가장 우수한 품질의 2차원 물질을 얻을 수 있기 때문에 사용되고 있다.Graphene, a representative two-dimensional material, has been discovered by mechanical exfoliation, in which several atomic layers are mechanically peeled off by repeatedly attaching and peeling adhesive scotch tape to a graphite lump material, and many studies have been conducted. It is coming. The mechanical exfoliation method is used because it can obtain the highest quality 2D material even though the yield is very low and it cannot be applied to a large area.

그런데 기계적 박리 후에 연구자가 직접 눈으로 광학현미경을 보면서 단일층의 2차원 물질을 찾는 작업은 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 산화를 막기 위해 글러브박스 안에서는 작업을 하는 경우에는 육안 검사가 불가능하다.However, after mechanical exfoliation, it takes a long time for the researcher to look for a single-layer two-dimensional material while looking through an optical microscope with his or her own eyes, and visual inspection is impossible if the work is performed inside a glove box to prevent oxidation.

현재까지 우수한 특성의 고품질 2차원 결정은 대부분 기계적 박리법으로 제조되고 있다. 그러나, 수율이 매우 낮아서 1cm2 당 1~2개 정도의 단일층 결정 플레이크(flake, 조각)가 발견되는데 그치고 있다.Until now, high-quality two-dimensional crystals with excellent properties have been mostly manufactured by mechanical exfoliation. However, the yield is very low, and only about 1 to 2 single-layer crystal flakes are found per 1 cm 2 .

연구실에서 많은 연구원 및 대학원생들이 기계적 박리법으로 얻은 2차원 물질을 광학현미경을 통해 육안으로 찾는데 허비하는 시간이 너무 많으며 대략 1개의 고품질 그래핀을 찾기 위해서 30분 정도의 시간이 소요되는 문제가 있다. 또한, 이러한 과정이 공기 중에서 이루어지므로 이 시간 동안 2차원 물질의 산화가 진행되어 원소재의 고유한 특성이 악화되는 심각한 문제점이 있다.In the laboratory, many researchers and graduate students spend too much time looking for a two-dimensional material obtained by mechanical exfoliation with the naked eye through an optical microscope, and it takes about 30 minutes to find one high-quality graphene. In addition, since this process is performed in air, there is a serious problem in that inherent characteristics of the raw material deteriorate due to oxidation of the two-dimensional material during this time.

본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.The present applicant has proposed the present invention in order to solve the above problems.

한국공개특허 제10-2013-0050552호(2013.05.16. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2013-0050552 (published on May 16, 2013)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 원자 단일층의 2차원 검출 대상체의 간섭 효과에 의한 광학적 식별 원리를 적용하여 기존에 연구자가 수작업으로 진행하던 작업을 자동으로 2차원 대상체를 검출해낼 수 있는 2차원 대상체 검출 시스템을 제공한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by applying the principle of optical identification by the interference effect of the 2D detection object of the atomic monolayer, it automatically detects the 2D object, which was previously performed manually by researchers. A two-dimensional object detection system that can achieve this is provided.

본 발명은 카메라로부터 광학이미지를 얻어서 RGB 각각의 색상 이미지를 추출하고 단일층 플레이크가 있는 영역과 그 바깥쪽의 명암비를 측정하여 단일층 유무를 확인하는 2차원 대상체 검출 시스템을 제공한다.The present invention provides a two-dimensional object detection system that obtains an optical image from a camera, extracts each color image of RGB, and measures the contrast ratio of the area where the single-layer flake is located and the outside thereof to determine the presence or absence of a single layer.

본 발명은 한 개의 플레이크 영역을 이외의 백그라운드(background) 영역과 구분하여 영역을 정하고 그 명암차의 평균값과 균일도, 구배를 계산하여 단일층 플레이크와 이물질을 판별하는 2차원 대상체 검출 시스템을 제공한다.The present invention provides a two-dimensional object detection system that discriminates between single-layer flakes and foreign substances by determining an area by dividing one flake area from other background areas and calculating the average value, uniformity, and gradient of the contrast.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템은, 2차원 검출 대상체의 광학 이미지에서 추출된 RGB 파장대에 따른 각각의 명암비를 이용하여 상기 2차원 검출 대상체를 식별하거나 그 위치를 검출할 수 있다.A system for detecting a 2D object according to the present invention to achieve the above object is to identify or locate the 2D object by using contrast ratios according to RGB wavelengths extracted from an optical image of the 2D object. can be detected.

상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 기판이 놓이는 스테이지; 상기 2차원 검출 대상체를 포함하는 상기 기판을 촬영하는 촬영부; 및 상기 촬영부에서 얻은 상기 기판의 광학이미지를 이용하여 상기 2차원 검출 대상체를 식별하거나 검출하는 대상체 검출부;를 포함하며, 상기 대상체 검출부는 상기 2차원 검출 대상체와 상기 기판의 박막 사이의 간섭 효과를 이용하여 상기 2차원 검출 대상체를 검출할 수 있다.a stage on which a substrate on which the two-dimensional detection object is present is placed; a photographing unit for photographing the substrate including the 2D detection target; and an object detection unit configured to identify or detect the 2D detection target using an optical image of the substrate obtained by the photographing unit, wherein the target detection unit detects an interference effect between the 2D detection target and the thin film of the substrate. It is possible to detect the 2-dimensional detection target by using.

상기 대상체 검출부는, 상기 기판의 광학이미지 중 상기 2차원 검출 대상체, 다층 검출 대상체 및 불순물이 존재하는 영역과 그 외의 백그라운드 영역의 명암비를 측정하여 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 영역을 검출할 수 있다.The object detector may detect an area where the 2D detection object exists by measuring a contrast ratio between a region where the 2D detection target, the multilayer detection target, and impurities are present and other background regions in the optical image of the substrate. .

상기 대상체 검출부는, 상기 광학이미지에서 RGB 각각의 색상 이미지를 추출하고, 상기 광학이미지 중 상기 백그라운드 영역의 명암비와 RGB 각각의 명암비의 차이에 대한 설정값을 만족하는 추정 화소를 추출할 수 있다.The object detector may extract color images of each RGB from the optical image, and extract estimated pixels that satisfy a set value for a difference between a contrast ratio of the background area and a contrast ratio of each RGB from the optical image.

상기 대상체 검출부는 추정 화소가 모여 있는 밀접 영역을 검출하고 상기 밀접 영역에 위치하는 추정 화소의 균일도를 판단하거나 상기 밀접 영역의 크기를 구할 수 있다.The object detector may detect a close area where estimated pixels are gathered, determine uniformity of estimated pixels located in the close area, or obtain a size of the close area.

상기 대상체 검출부는, 상기 밀접 영역에 존재하는 추정 화소의 명암차의 평균값, 화소값의 균일도 또는 구배를 계산하여 상기 2차원 검출 대상체와 그 외의 다층 검출 대상체 및 불순물을 구분할 수 있다.The object detection unit may distinguish the 2D detection object from other multi-layer detection objects and impurities by calculating an average value of brightness and darkness differences of estimated pixels existing in the close area and a uniformity or gradient of pixel values.

상기 대상체 검출부는, 상기 밀접 영역에 존재하는 추정 화소의 화소값이 점진적으로 증가 또는 감소하거나 변하는 경우에는 상기 2차원 검출 대상체가 존재하지 않는 것으로 추정하고 추정 화소의 화소값이 균일한 경우에는 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정하거나, 상기 밀접 영역의 크기가 기준치 이하인 경우에 상기 2차원 검출 대상체가 존재하지 않는 것으로 추정할 수 있다.The object detector estimates that the 2D detection object does not exist when the pixel values of the estimated pixels present in the close area gradually increase, decrease, or change, and when the pixel values of the estimated pixels are uniform, the second It may be estimated that the 2D detection target exists, or that the 2D detection target does not exist when the size of the close area is equal to or less than a reference value.

상기 대상체 검출부는, 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정된 상기 밀접 영역에 존재하는 (N×m)×(N×m)개의 화소를 N×저해상도 이미지로 변환한 후 저해상도 이미지의 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 유무를 판단하고, 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정된 영역에만 존재하는 화소를 (N×m)×(N×m)개의 고해상도 이미지로 변환한 후 고해상도 이미지의 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 가장자리를 검출하고 그 위치정보를 저장할 수 있다.The object detector converts (N×m)×(N×m) pixels existing in the close area in which the 2D detection target is estimated to exist into N×low-resolution images, and converts the pixel values of the low-resolution image. After determining the presence or absence of the 2D detection target by comparison, pixels existing only in the area where the 2D detection target is estimated to exist are converted into (N×m)×(N×m) high-resolution images, and then the high-resolution image It is possible to detect the edge of the 2D detection object by comparing pixel values of and store the location information.

상기 대상체 검출부는, 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정된 상기 밀접 영역에 존재하는 (N×m)×(N×m)개의 화소에 대해서 N×N개로 이루어지는 서브 어레이를 정의하고 상기 서브 어레이를 하나의 대표값으로 하는 m×m개에 대해서 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 유무를 검출할 수 있다.The object detector defines a subarray composed of N×N pixels for (N×m)×(N×m) pixels existing in the close proximity area where the 2D detection target is estimated to exist, and the subarray It is possible to detect the presence or absence of the two-dimensional detection target by comparing pixel values for m×m pieces of which x is a representative value.

상기 대상체 검출부는, 상기 서브 어레이를 하나의 대표값으로 하는 m×m개에 대해서 화소값을 비교한 결과 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정된 영역의 위치정보를 저장하고, 상기 추정된 영역에만 존재하는 화소를 (N×m)×(N×m)개의 화소로 변환하여 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 가장자리를 검출하고 그 위치정보를 저장할 수 있다.The object detection unit compares pixel values for m×m pieces of sub-arrays as one representative value, and stores location information of an area where the 2D detection object is estimated to exist, and stores the location information of the estimated area. It is possible to convert a pixel existing only in (N×m)×(N×m) pixels, compare pixel values, detect an edge of the 2D detection object, and store the location information.

본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템은 원자 단일층의 2차원 대상체의 간섭 효과에 의한 광학적 식별 원리를 적용하여 자동으로 2차원 대상체를 검출해낼 수 있기 때문에 2차원 대상체 검출에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.Since the 2D object detection system according to the present invention can automatically detect a 2D object by applying the optical identification principle based on the interference effect of the 2D object of the atomic monolayer, the time required for detecting the 2D object can be reduced. there is.

본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템은 한 개의 플레이크 영역을 이외의 백그라운드(background) 영역과 구분하여 영역을 정하고 그 명암차의 평균값과 균일도, 구배를 계산함으로써 단일층 플레이크 형태로 존재하는 2차원 대상체와 이물질을 구별하여 판별할 수 있다.The 2D object detection system according to the present invention divides one flake area from other background areas, determines the area, and calculates the average value, uniformity, and gradient of the contrast, so that the 2D object existing in the form of a single layer flake. and foreign matter can be distinguished.

본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템은 글로브박스 내에서도 구현되고 작동되기 때문에 2차원 대상체가 공기 중에서 산화되는 것을 방지할 수 있다.Since the system for detecting a 2D object according to the present invention is implemented and operated even in a glove box, it is possible to prevent a 2D object from being oxidized in the air.

도 1은 본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 시스템에 이용되는 기판과 2차원 검출 대상체를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 따른 시스템의 일 실시예의 구성요소를 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 1에 따른 시스템의 다른 일 실시예의 구성요소를 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 1에 따른 시스템의 또 다른 일 실시예의 구성요소를 보여주는 블록도이다.
도 6은 도 1에 따른 시스템의 대상체 검출부의 구성을 예시적으로 설명하는 블록도이다.
도 7은 도 1에 따른 시스템을 사용한 2차원 대상체 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 6에 따른 대상체 검출부의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 13은 도 1에 따른 시스템에서 얻은 기판 및 2차원 검출 대상체의 광학이미지를 보여주는 도면이다.
1 is a diagram schematically showing the configuration of a 2D object detection system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a substrate and a two-dimensional detection target used in the system according to FIG. 1 as an example.
Figure 3 is a block diagram showing components of one embodiment of the system according to Figure 1;
Fig. 4 is a block diagram showing components of another embodiment of the system according to Fig. 1;
Figure 5 is a block diagram showing components of another embodiment of the system according to Figure 1;
FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of an object detection unit of the system according to FIG. 1 by way of example.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of detecting a 2D object using the system of FIG. 1 .
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the object detection unit according to FIG. 6 .
9 to 13 are diagrams showing optical images of a substrate and a 2D detection target obtained from the system according to FIG. 1 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar reference numerals are given to the same or similar components, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffix "part" for components used in the following description is given or used interchangeably in consideration of ease of writing the specification, and does not itself have a meaning or role distinct from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It should be understood that when an element is referred to as being “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. It is advised that the drawings are schematic and not drawn to scale. Relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and not limiting. And like structures, elements or parts appearing in two or more drawings, like reference numerals are used to indicate like features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically represent ideal embodiments of the present invention. As a result, various modifications of the drawings are expected. Therefore, the embodiment is not limited to the specific shape of the illustrated area, and includes, for example, modification of the shape by manufacturing.

도 1은 본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면, 도 2는 도 1에 따른 시스템에 이용되는 기판과 2차원 검출 대상체를 예시적으로 보여주는 도면, 도 3은 도 1에 따른 시스템의 일 실시예의 구성요소를 보여주는 블록도, 도 4는 도 1에 따른 시스템의 다른 일 실시예의 구성요소를 보여주는 블록도, 도 5는 도 1에 따른 시스템의 또 다른 일 실시예의 구성요소를 보여주는 블록도, 도 6은 도 1에 따른 시스템의 대상체 검출부의 구성을 예시적으로 설명하는 블록도, 도 7은 도 1에 따른 시스템을 사용한 2차원 대상체 검출 방법을 설명하기 위한 순서도, 도 8은 도 6에 따른 대상체 검출부의 작동을 설명하기 위한 도면, 도 9 내지 도 13은 도 1에 따른 시스템에서 얻은 기판 및 2차원 검출 대상체의 광학이미지를 보여주는 도면이다. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a 2D object detection system according to the present invention, FIG. 2 is a diagram exemplarily showing a substrate and a 2D detection object used in the system according to FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of FIG. Fig. 4 is a block diagram showing components of another embodiment of the system according to Fig. 1, Figure 5 is a block diagram showing components of another embodiment of the system according to Fig. 1 FIG. 6 is a block diagram exemplarily illustrating the configuration of an object detection unit of the system according to FIG. 1 , FIG. 7 is a flow chart illustrating a 2D object detection method using the system according to FIG. 1 , and FIG. 9 to 13 are diagrams for explaining the operation of the object detection unit according to FIG. 6 , and diagrams showing optical images of a substrate and a 2D detection object obtained by the system according to FIG. 1 .

본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템(10, 이하 '시스템'이라 함)은 그래핀과 같은 원자 단일층의 2차원 소재 또는 물질을 자동적으로 검출할 수 있다. 이하에서 "2차원 대상체" 또는 "2차원 검출 대상체"는 원자 단일층 2차원 소재 또는 물질을 의미한다.The system for detecting a 2D object (10, hereinafter referred to as a 'system') according to the present invention can automatically detect a 2D material or material of an atomic monolayer such as graphene. Hereinafter, "2-dimensional object" or "2-dimensional detection object" means an atomic monolayer 2-dimensional material or material.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템(10)은 관측 유닛(110) 및 검출유닛(200)을 포함할 수 있다. 관측유닛(110)은 기판에 놓인 2차원 검출 대상체(101)를 확대하는 관찰부(130) 및 2차원 검출 대상체(101)와 기판의 광학이미지를 얻는 촬영부(120)를 포함할 수 있고, 검출유닛(200)은 컴퓨터의 형태로 구현될 수 있다. 관측유닛(110)과 검출유닛(200)은 유선 또는 무선으로 연결되어 서로 통신할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a 2D object detection system 10 according to the present invention may include an observation unit 110 and a detection unit 200 . The observation unit 110 may include an observation unit 130 that enlarges the 2D detection target 101 placed on the substrate and a photographing unit 120 that obtains an optical image of the 2D detection target 101 and the substrate, and detects Unit 200 may be implemented in the form of a computer. The observation unit 110 and the detection unit 200 may communicate with each other by being wired or wirelessly connected.

관측유닛(110)은 X축 및 Y축 방향으로 움직이는 스테이지(140), 스테이지(140) 상에 놓이는 2차원 검출 대상체(101), 2차원 검출 대상체(101)를 관찰하는 관찰부(130) 및 2차원 검출 대상체(101)를 촬영하여 광학이미지를 얻는 촬영부(120)를 포함할 수 있다. 촬영부(120)는 CMOS camera의 형태로 구비될 수 있고, 관찰부(130)는 대물렌즈를 구비한 광학현미경의 형태로 구비될 수 있다.The observation unit 110 includes a stage 140 moving in the X-axis and Y-axis directions, a two-dimensional detection object 101 placed on the stage 140, an observation unit 130 for observing the two-dimensional detection object 101, and two It may include a photographing unit 120 that obtains an optical image by photographing the dimensional detection object 101 . The photographing unit 120 may be provided in the form of a CMOS camera, and the observation unit 130 may be provided in the form of an optical microscope having an objective lens.

촬영부(120)는 스테이지(140)에 놓인 검출 대상물(101)을 전체적으로 한꺼번에 촬영하는 것이 아니라 검출 대상물(101) 위를 이동하면서 작은 부분을 촬영하고 촬영 후 다시 이동하여 다른 부분을 촬영하는 과정을 반복하게 된다.The photographing unit 120 does not photograph the detection target 101 placed on the stage 140 as a whole at once, but moves on the detection target 101 to photograph a small part and then moves again to photograph another part. will repeat

촬영부(120)와 관찰부(130)는 고정되어 있기 때문에 촬영부(120)의 아래에 위치하는 검출 대상물(101)이 움직여야 한다. 이를 위해서 검출 대상물(101)이 놓은 스테이지(140)가 X축 및 Y축 방향을 따라 움직일 수 있도록 마련될 수 있다.Since the photographing unit 120 and the observation unit 130 are fixed, the detection target 101 located under the photographing unit 120 must move. To this end, the stage 140 on which the object to be detected 101 is placed may be provided to be movable along the X-axis and Y-axis directions.

예를 들면, 촬영부(120)의 스캔 범위가 5×5 cm2, 스캔속도는 1mm/s, 인식시간은 0.2 s/frame이 되도록 스테이지(140)가 X축 및 Y축 방향을 따라 움직일 수 있다. 또한, 검색 면적 100 mm2/min에 대해서 10 분당 1개의 2차원 검출 대상체(101)를 90%의 검출율로 검출하도록 스테이지(140)가 움직일 수 있다.For example, the stage 140 may move along the X-axis and Y-axis directions so that the scan range of the photographing unit 120 is 5×5 cm 2 , the scan speed is 1 mm/s, and the recognition time is 0.2 s/frame. there is. In addition, the stage 140 may be moved to detect one 2D detection object 101 per 10 minutes with a detection rate of 90% for a search area of 100 mm 2 /min.

한편, 검출 대상물(101)이 직접 스테이지(140) 위에 놓이는 것이 아니라, 도 2에 도시된 바와 같이 검출 대상물(101)이 존재하는 기판(102)이 스테이지(140)에 놓이게 된다. Meanwhile, the detection target 101 is not directly placed on the stage 140, but the substrate 102 on which the detection target 101 is present is placed on the stage 140 as shown in FIG.

본 발명에 따른 시스템(10)은 기계적 박리법 즉, 스카치테이프를 붙였다 떼었다는 반복하여 얻어진 2차원 검출 대상체(101)를 이미지 분석하여 정확한 2차원 검출 대상체(101)의 존재 위치를 검출하는 것이다. 도 2를 참조하면, 기계적 박리법에 의해서 스카치테이프(109)에 붙어 있는 2차원 검출 대상체(101, 예를 들면, 그래핀)를 기판(102)에 옮기 위해서 스카치테이프(109)를 기판(102)의 표면(상면)에 문지르면 2차원 검출 대상체(101)가 스카치테이프(109)에서 기판(102)의 표면으로 옮겨지게 된다. 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 기판(102)을 스테이지(140)에 올려두고 2차원 검출 대상체(101)를 광학적 방법으로 분석하고 검출하게 된다.The system 10 according to the present invention accurately detects the existing position of the 2D detection target 101 by image analysis of the 2D detection target 101 obtained by repeating the mechanical peeling method, that is, attaching and detaching the scotch tape. Referring to FIG. 2, in order to transfer the two-dimensional detection object 101 (eg, graphene) attached to the scotch tape 109 to the substrate 102 by a mechanical peeling method, the scotch tape 109 is attached to the substrate 102. ), the two-dimensional detection target 101 is transferred from the scotch tape 109 to the surface of the substrate 102. The substrate 102 on which the 2D detection target 101 is present is placed on the stage 140, and the 2D detection target 101 is analyzed and detected using an optical method.

여기서, 기판(102)으로는 유리(glass), 실리콘웨이퍼 등이 사용될 수 있다. 기판(102)이 실리콘웨이퍼인 경우 그 표면(상면)에는 수백 nm 두께의 SiO2가 형성되는데, SiO2에 2차원 검출 대상체(101)가 붙어 있게 된다. 이때, SiO2의 표면에는 2차원 검출 대상체(101) 뿐만 아니라 두꺼운 소재, 불순물 또는 스카치테이프의 자국 등이 같이 존재하게 된다. Here, glass, silicon wafer, etc. may be used as the substrate 102 . When the substrate 102 is a silicon wafer, SiO 2 having a thickness of several hundred nm is formed on its surface (upper surface), and the two-dimensional detection target 101 is attached to the SiO 2 . At this time, on the surface of SiO 2 , not only the two-dimensional detection target 101 but also thick materials, impurities, or marks of scotch tape exist together.

촬영부(120)에서 촬영한 2차원 검출 대상체(101)의 광학이미지와 촬영 위치 즉, 스테이지(140)가 X축 또는 Y축으로 움직인 정보 등이 검출유닛(200)으로 전달되고 이를 기초로 검출유닛(200)이 2차원 검출 대상체(101)의 위치를 검출할 수 있다.The optical image of the 2D detection target 101 photographed by the photographing unit 120 and the photographing position, that is, information on the X-axis or Y-axis movement of the stage 140, etc. are transferred to the detection unit 200, and based on this The detection unit 200 may detect the position of the 2D detection target 101 .

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템(10)은 2차원 검출 대상체(101)를 촬영하는 촬영부(120), 촬영부(120)에서 얻은 광학이미지를 전달 받아 이를 이미지 프로세싱하여 분석하는 대상체 검출부(210), 대상체 검출부(210)의 검출 결과를 시각적으로 보여주는 디스플레이부(290)를 포함할 수 있다. 대상체 검출부(210)와 디스플레이부(290)는 검출유닛(200)에 포함될 수 있다.As shown in FIG. 3 , the system 10 according to the present invention receives the optical image obtained from the photographing unit 120 and the photographing unit 120 for photographing the 2D detection target 101 and performs image processing and analysis thereof. and a display unit 290 that visually displays the detection result of the object detector 210. The object detection unit 210 and the display unit 290 may be included in the detection unit 200 .

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템(10)은, 촬영부(120)가 2차원 검출 대상체(101) 및 기판(102)을 촬영할 때 조명을 제공하는 조명부(150), 스테이지(140)를 X축 또는 Y축 방향으로 움직이게 하는 스테이지구동부(146)를 더 포함할 수도 있다.In addition, as shown in Figure 4, the system 10 according to the present invention, the lighting unit 150 for providing illumination when the photographing unit 120 photographs the two-dimensional detection target 101 and the substrate 102, A stage driver 146 for moving the stage 140 in the X-axis or Y-axis direction may be further included.

뿐만 아니라, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템(10)은, 대상체 전사부(190)를 더 포함할 수도 있다. 대상체 전사부(190)는 대상체 검출부(210)에서 검출한 2차원 검출 대상체(101)의 위치 정보(좌표값)에 따라 검출 대상체(101)가 위치하는 좌표로 이동한 후 기판(102)에서부터 2차원 검출 대상체(101)를 떼어서 이동하는 부분이다. 본 발명에 따른 시스템(10)은 2차원 검출 대상체(101)의 위치를 검출할 뿐만 아니라 해당 위치에서 2차원 검출 대상체(101)를 전사(transfer)까지도 수행할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5 , the system 10 according to the present invention may further include an object transfer unit 190 . The object transfer unit 190 moves to the coordinates where the detection object 101 is located according to the location information (coordinate values) of the 2D detection object 101 detected by the object detection unit 210, and then moves to the 2D object 102 from the substrate 102. This is a part that separates and moves the dimensional detection object 101. The system 10 according to the present invention may not only detect the position of the 2D detection target 101 but also transfer the 2D detection target 101 at the corresponding position.

또한, 본 발명에 따른 시스템(10)의 경우에는 관측유닛(110)이 글로브박스 내에 마련되도록 구성할 수도 있기 때문에 2차원 검출 대상체(101)를 검출하는 과정 중에 2차원 검출 대상체(101)가 공기와 반응하여 산화되는 것도 방지할 수 있다.In addition, in the case of the system 10 according to the present invention, since the observation unit 110 may be configured to be provided in the glove box, during the process of detecting the 2D detection target 101, the 2D detection target 101 is in the air. It can also be prevented from reacting with and being oxidized.

도 6을 참조하면, 대상체 검출부(210)는 제어부(220), 이미지 획득부(230), 이미지 처리부(240), 이미지 분석부(250), 이미지 판단부(260), 저장부(270) 및 통신부(280)를 포함할 수 있다. 제어부(220)는 이미지 획득부(230), 이미지 처리부(240), 이미지 분석부(250), 이미지 판단부(260), 저장부(270) 및 통신부(280)의 작동을 제어하거나 각종 정보를 주고 받을 수 있다. 또한, 제어부(220)는 조명부(150), 촬영부(120), 스테이지구동부(146) 또는 대상체 전사부(190)의 작동을 제어하거나 각종 정보를 주고 받을 수 있다.Referring to FIG. 6 , the object detection unit 210 includes a control unit 220, an image acquisition unit 230, an image processing unit 240, an image analysis unit 250, an image determination unit 260, a storage unit 270, and A communication unit 280 may be included. The control unit 220 controls the operation of the image acquisition unit 230, the image processing unit 240, the image analysis unit 250, the image determination unit 260, the storage unit 270, and the communication unit 280 or transmits various types of information. can give and take In addition, the controller 220 may control the operation of the lighting unit 150, the photographing unit 120, the stage driving unit 146, or the object transfer unit 190, or exchange various types of information.

우선, 제어부(220)는 조명부(150)와 촬영부(120)의 작동여부를 제어할 수 있다. 예를 들면, 스테이지구동부(146)가 작동하여 스테이지(140)가 이동하는 중에는 조명부(150)와 촬영부(120)가 작동하지 않도록 하고 스테이지(140)가 정지한 경우에 조명부(150)와 촬영부(120)가 작동하도록 제어할 수 있다. First of all, the controller 220 may control whether the lighting unit 150 and the photographing unit 120 operate. For example, while the stage driving unit 146 is operating and the stage 140 is moving, the lighting unit 150 and the photographing unit 120 are not operated, and the lighting unit 150 and the photographing unit are photographed when the stage 140 is stopped. The unit 120 can be controlled to operate.

제어부(220)는 스테이지구동부(146)의 작동 관련 정보로부터 촬영부(120)가 촬영한 시점에 2차원 검출 대상체(101) 또는 기판(102)의 위치 정보(좌표값)을 구할 수 있고, 이를 저장부(270)에 저장할 수 있다. 이때, 제어부(220)는 위치 정보(좌표값)와 해당 위치에서 촬영한 광학이미지를 매칭하고, 위치정보와 매칭된 광학이미지도 저장부(270)에 저장할 수 있다.The control unit 220 may obtain positional information (coordinate values) of the 2D detection target 101 or the substrate 102 at the time when the photographing unit 120 captures the image from information related to the operation of the stage driving unit 146. It can be stored in the storage unit 270. At this time, the controller 220 may match the location information (coordinate values) with the optical image taken at the corresponding location, and store the optical image matched with the location information in the storage unit 270 .

제어부(220)는 가장 얇은 원자 단일층의 2차원 검출 대상체(101)가 검출된 위치정보(좌표값)을 저장부(270)에서 불러낸 후 대상체 전사부(190)에 전달함으로써, 대상체 전사부(190)가 해당 위치에서 2차원 검출 대상체(101)를 찍어서 전사하도록 제어할 수 있다.The control unit 220 retrieves the location information (coordinate values) of the 2D detection object 101 of the thinnest atomic monolayer from the storage unit 270 and transfers it to the object transfer unit 190, thereby transferring the object transfer unit. 190 can be controlled to capture and transfer the 2D detection target 101 at the corresponding location.

저장부(270)는 데이터베이스로서 2차원 검출 대상체(101)의 검출 과정에서 얻어지는 각종 정보와 결과값 등이 저장될 수 있다.The storage unit 270 is a database and may store various information and result values obtained in the process of detecting the 2D detection target 101 .

통신부(280)는 저장부(270)에 저장된 데이터를 사용자의 스마트폰 또는 다른 단말기로 무선 통신에 의해 전달할 수 있다.The communication unit 280 may transmit data stored in the storage unit 270 to a user's smartphone or other terminal through wireless communication.

이하에서는, 2차원 검출 대상체(101)를 검출하는 과정에서 대해서 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the process of detecting the two-dimensional detection target 101 will be described in more detail.

본 발명에 따른 시스템(10)은 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 기판(102)이 놓이는 스테이지(140); 2차원 검출 대상체(101)를 포함하는 기판(102)을 촬영하는 촬영부(120); 및 촬영부(120)에서 얻은 기판(102)의 광학이미지를 이용하여 2차원 검출 대상체(101)를 식별하거나 검출하는 대상체 검출부(210);를 포함할 수 있다.The system 10 according to the present invention includes a stage 140 on which a substrate 102 on which a two-dimensional detection target 101 is present is placed; a photographing unit 120 for photographing the substrate 102 including the two-dimensional detection target 101; and an object detection unit 210 that identifies or detects the 2D detection target 101 using the optical image of the substrate 102 obtained by the photographing unit 120 .

여기서, 대상체 검출부(210)는 2차원 검출 대상체(101)와 기판(101)의 박막(예를 들면, SiO2) 사이의 간섭 효과를 이용하여 2차원 검출 대상체(101)를 검출할 수 있다.Here, the object detection unit 210 may detect the 2D detection object 101 by using an interference effect between the 2D detection object 101 and the thin film (eg, SiO 2 ) of the substrate 101 .

이처럼, 본 발명에 따른 시스템(10)은, 2차원 검출 대상체(101)의 광학적 간섭 효과를 이용하여 2차원 검출 대상체(101)를 식별하거나 그 위치를 검출할 수 있다. 조명부(150)에서 조사되는 조명은 2차원 검출 대상체(101)에서 바로 반사되거나 2차원 검출 대상체(101)를 투과한 후 기판(102)의 표면에서 반사되거나 기판(102)의 SiO2를 투과한 후 반사될 수 있다. 따라서, 2차원 검출 대상체(101) 또는 SiO2의 두께 또는 굴절률 등에 따라 빛의 투과율 차이가 발생하고 이로 인해 간섭 효과가 발생하게 된다. 본 발명에 따른 시스템(10)은 이러한 간섭 효과를 이용하여 검출 대상체(101)를 검출할 수 있다.As such, the system 10 according to the present invention can identify the 2D detection target 101 or detect its position using the optical interference effect of the 2D detection target 101 . The light emitted from the lighting unit 150 is directly reflected from the two-dimensional detection target object 101 or transmitted through the two-dimensional detection target object 101 and then reflected from the surface of the substrate 102 or transmitted through SiO 2 of the substrate 102. can be reflected later. Therefore, a difference in transmittance of light occurs depending on the thickness or refractive index of the two-dimensional detection object 101 or SiO 2 , which causes an interference effect. The system 10 according to the present invention can detect the detection target 101 using this interference effect.

즉, 본 발명에 따른 시스템(10)은 2차원 검출 대상체(101)를 포함하는 기판(102)의 표면에 대해서 얻은 광학이미지를 분석하되 간섭 효과를 적용하여 분석함으로써 2차원 검출 대상체(101)의 위치를 정확하고 빠르게 검출해낼 수 있다.That is, the system 10 according to the present invention analyzes the optical image obtained with respect to the surface of the substrate 102 including the 2D detection target 101 by applying an interference effect, thereby analyzing the 2D detection target 101. The location can be detected accurately and quickly.

이를 위해, 본 발명에 따른 시스템(10)은, 2차원 검출 대상체(101)의 광학 이미지에서 추출된 RGB 파장대에 따른 각각의 명암비(Contrast ratio)를 이용하여 2차원 검출 대상체(101)를 식별하거나 그 위치를 검출할 수 있다. To this end, the system 10 according to the present invention identifies the 2D detection target 101 using each contrast ratio according to the RGB wavelength band extracted from the optical image of the 2D detection target 101, or Its position can be detected.

촬영부(120)는 스테이지구동부(146)에 의해서 스테이지(140)가 움직인 후 정지된 상태에서 스테이지(140)에 놓인 기판(102)을 촬영하게 되는데, 이때 기판(102) 뿐만 아니라 2차원 검출 대상체(101)도 함께 촬영한다. 촬영시 조명부(150)가 조명을 2차원 검출 대상체(101) 및 기판(102)에 조사하기 때문에 촬영부(120)는 기판(102)에 대한 광학이미지를 얻을 수 있다.The photographing unit 120 photographs the substrate 102 placed on the stage 140 in a stopped state after the stage 140 is moved by the stage driving unit 146. At this time, not only the substrate 102 but also 2D detection The object 101 is also photographed. Since the lighting unit 150 radiates light to the 2D detection target 101 and the substrate 102 during photographing, the photographing unit 120 may obtain an optical image of the substrate 102 .

촬영부(120)에서 촬영된 기판(102)의 광학이미지는 대상체 검출부(210)의 이미지 획득부(230)에 전달될 수 있다. 이미지 획득부(230)에 전달된 기판(102)의 광학이미지는 JEPG 형태의 이미지이다. 화소 분석을 수행하기 위해서는 이미지의 형태를 변환해야 한다. 이미지 처리부(240)가 이미지 획득부(230)에서 JEPG 형태의 광학이미지를 전달받아 이를 BITMAP 형태로 변환할 수 있다. 이미지 처리부(240)는 BITMAP 형태의 광학이미지를 이미지 분석부(250)로 전달할 수 있다.An optical image of the substrate 102 photographed by the photographing unit 120 may be transmitted to the image acquisition unit 230 of the object detection unit 210 . The optical image of the substrate 102 transmitted to the image acquisition unit 230 is a JEPG type image. In order to perform pixel analysis, the shape of the image must be transformed. The image processing unit 240 may receive the JEPG type optical image from the image acquisition unit 230 and convert it into a BITMAP type. The image processing unit 240 may transmit an optical image in the form of a BITMAP to the image analysis unit 250 .

이미지 분석부(250)는 간섭 효과를 이용하여 BITMAP 형태의 광학이미지에서 찾고자 하는 2차원 검출 대상체(101)를 분석할 수 있다. 여기서, BITMAP 형태의 광학이미지에는 기판(102)의 이미지 뿐만 아니라 2차원 검출 대상체(101), 다층 검출 대상체(즉, 가장 얇은 검출 대상체가 아니라 상대적으로 두꺼운 검출 대상체), 불순물(스카치테이프(109, 도 2 참조)의 자국 포함)의 이미지가 포함되어 있다. 광학이미지의 대부분은 기판(102)의 이미지로서 백그라운드(background) 이미지에 해당한다고 볼 수 있다.The image analyzer 250 may analyze the 2D detection target 101 to be found in the BITMAP type optical image by using the interference effect. Here, the optical image in the form of a BITMAP includes not only the image of the substrate 102 but also the two-dimensional detection target 101, the multilayer detection target (that is, the relatively thick detection target, not the thinnest detection target), impurities (Scotch tape 109, Including traces of (see FIG. 2)) are included. Most of the optical images are images of the substrate 102 and can be considered as background images.

우선, 대상체 검출부(210) 내지 이미지 분석부(250)는, 기판(102)의 광학이미지 중 2차원 검출 대상체(101), 다층 검출 대상체 및 불순물이 존재하는 영역과 그 외의 백그라운드 영역의 명암비를 측정하여 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 영역을 검출할 수 있다. First, the object detection unit 210 to the image analysis unit 250 measure the contrast ratio of the two-dimensional detection target object 101, the multi-layer detection target object, and a region in which impurities exist in the optical image of the substrate 102 and other background regions. Thus, a region in which the 2D detection target 101 exists may be detected.

이미지 분석부(250)는 광학이미지에 대해서 어떤 대상체가 존재하는 것으로 판단되는 영역과 그외의 영역(백그라운드 영역)을 구분하는데, 각 영의 명암비를 측정하여 백그라운드 영역과 그 외의 영역을 구분할 수 있다. 백그라운드 영역에는 기본적으로 아무것도 존재하지 않기 때문에 상대적으로 밝은 반면에 그외의 영역은 어둡게 된다. 이미지 분석부(250)는 이러한 명암비를 이용하여 백그라운드 영역과 그외의 영역을 우선 구분하게 된다. 또한, 이미지 분석부(250)는 명암비를 측정함으로써 2차원 검출 대상체(101)가 있다고 추정되는 영역을 확인할 수 있다.The image analyzer 250 distinguishes between an area in which an object is determined to exist and other areas (background areas) of the optical image, and may distinguish the background area from other areas by measuring the contrast ratio of each area. Since there is basically nothing in the background area, it is relatively bright while the other areas are dark. The image analyzer 250 first distinguishes the background area from other areas using the contrast ratio. In addition, the image analyzer 250 may check a region estimated to contain the 2D detection target 101 by measuring the contrast ratio.

2차원 그래핀과 같은 2차원 검출 대상체(101)는 원자 단일층 구조를 가지기 때문에 매우 얇다. 따라서, 백색광이 조사된 상태의 광학이미지에서는 2차원 검출 대상체(101)가 거의 보이지 않는다. 따라서, 이미지 분석부(250)는 광학이미지의 RGB 파장대에 따른 각각의 명암비를 기준으로 2차원 검출 대상체(101)의 유무를 판단할 수 있다. 즉, 이미지 분석부(250)는 광학이미지에서 RGB 각각의 색상 이미지를 추출하고 단일층 플레이크(single layer flake) 형태의 2차원 검출 대상체(101)가 있는 영역과 그 바깥쪽의 명암비를 계산하여 2차원 검출 대상체(101)의 유무를 확인할 수 있다.The 2D detection target 101 such as 2D graphene is very thin because it has an atomic monolayer structure. Therefore, the 2D detection target 101 is hardly visible in the optical image in the white light irradiated state. Accordingly, the image analyzer 250 may determine whether or not the 2D detection target 101 is present based on each contrast ratio according to the RGB wavelength band of the optical image. That is, the image analysis unit 250 extracts each color image of RGB from the optical image, calculates the contrast ratio of the area where the 2D detection target 101 in the form of a single layer flake is located and the outside thereof, and obtains 2 The presence or absence of the dimensional detection object 101 can be confirmed.

2차원 검출 대상체(101)는 아주 얇기 때문에 백색광으로 보면 거의 보이지 않지만 RGB 각각의 색상으로 나눠서 보면 각 RGB 색상별로 2차원 검출 대상체(101)의 명암이 다르기 때문에 2차원 검출 대상체(101)를 확인할 수 있다.Since the 2D detection target 101 is very thin, it is almost invisible when viewed with white light, but when divided into RGB colors, the 2D detection target 101 can be identified because the contrast of the 2D detection target 101 is different for each RGB color. there is.

이미지 분석부(250)는 광학이미지에서 RGB 각각의 색상을 추출하고, RGB 각각과 백그라운드와의 명암비 차이에 대한 설정값을 입력한 후 이 설정값을 만족하는 이미지 영역 또는 화소들만 추출할 수 있다.The image analyzer 250 extracts each color of RGB from the optical image, inputs a set value for a contrast ratio difference between each RGB and the background, and then extracts only image areas or pixels that satisfy the set value.

즉, 대상체 검출부(210) 내지 이미지 분석부(250)는, 기판(102)의 광학이미지에서 RGB 각각의 색상 이미지를 추출하고, 광학이미지 중 백그라운드 영역의 명암비와 RGB 각각의 명암비의 차이에 대한 설정값을 만족하는 추정 화소만 추출할 수 있다.That is, the object detection unit 210 to the image analysis unit 250 extract each RGB color image from the optical image of the substrate 102, and set the difference between the contrast ratio of the background area and the contrast ratio of each RGB in the optical image. Only estimated pixels that satisfy the values can be extracted.

보다 자세히 설명하면, 대상체 검출부(210) 또는 이미지 분석부(250)는 기판(102)의 광학이미지에서 RGB 각각의 색상 이미지를 추출하고, R(red) 색상 이미지와 백그라운드 영역의 명암비의 차이에 대한 설정값, G(green) 색상 이미지와 백그라운드 영역의 명암비의 차이에 대한 설정값, B(blue) 색상 이미지와 백그라운드 영역의 명암비의 차이에 대한 설정값을 시스템(10)에 입력하고, 이들 3개의 설정값을 만족하는 이미지 영역 또는 화소들을 추출할 수 있다. 여기서, 이들 3개의 설정값을 만족하는 화소들을 추정 화소(즉, 2차원 검출 대상물이라고 추정되는 화소)라고 정의한다.In more detail, the object detector 210 or the image analyzer 250 extracts each color image of RGB from the optical image of the substrate 102, and determines the difference between the contrast ratio of the R (red) color image and the background area. The set value, the set value for the difference between the contrast ratio of the G (green) color image and the background area, and the set value for the difference between the contrast ratio between the B (blue) color image and the background area are input to the system 10, and these three Image areas or pixels that satisfy the set value may be extracted. Here, pixels satisfying these three set values are defined as estimated pixels (that is, pixels estimated to be 2D detection targets).

여기서, RGB 각각과 백그라운드 영역 사이의 명암비의 차이에 대한 설정값은 2차원 검출 대상물(101)의 종류, 기판(102)의 종류, 기판 박막의 두께 등에 따라서 달라지는데, 이러한 설정값은 이미 이론적으로 정의되어 있다.Here, the set value for the difference in contrast ratio between each of the RGB and the background area varies depending on the type of the 2D detection object 101, the type of the substrate 102, the thickness of the substrate thin film, etc. These set values are already theoretically defined. has been

본 출원의 발명자들은, 2차원 검출 대상체(101)는 그래핀, 기판(102)은 1.5Х1.5 cm의 실리콘웨이퍼(Si wafer), 박막(SiO2)의 두께는 300nm에 대하여 RGB와 백그라운드 영역 간의 명암비 차이에 대한 설정값을 입력하고, 이들 설정값을 만족하는 추정 화소들을 확인하였다.The inventors of the present application, the two-dimensional detection target 101 is graphene, the substrate 102 is a 1.5Х1.5 cm silicon wafer (Si wafer), and the thickness of the thin film (SiO2) is 300 nm between RGB and the background area. Set values for contrast ratio differences were input, and estimated pixels satisfying these set values were identified.

한편, 이들 추정 화소들이 위치하는 이미지 영역 또는 추정 화소들은 검출하려는 2차원 검출 대상체(101)만 있는 것이 아니라 두께가 두꺼운 다층 검출 대상체, 불순물(스카치테이프 자국 포함)도 있을 수 있다. 따라서, 추정 화소들 중에서 2차원 검출 대상체(101)를 제외한 다층 검출 대상체 및 불순물을 제거해야 한다.Meanwhile, the image area or the estimated pixels where these estimated pixels are located may include not only the two-dimensional detection target 101 to be detected, but also thick multi-layered detection targets and impurities (including scotch tape traces). Therefore, it is necessary to remove the multi-layer detection target except for the 2D detection target 101 and impurities from the estimated pixels.

대상체 검출부(210) 또는 이미지 분석부(250)는 상기 추정 화소가 모여 있는 밀접 영역을 검출하고 상기 밀접 영역에 위치하는 추정 화소의 균일도를 판단하거나 상기 밀접 영역의 크기를 구하여 2차원 검출 대상체(101)와 불순물 등을 구별할 수 있다.The object detection unit 210 or the image analysis unit 250 detects a close area where the estimated pixels are gathered, determines the uniformity of the estimated pixels located in the close area, or obtains the size of the close area to determine the 2D detection target 101 ) and impurities can be distinguished.

다시 설명하면, 대상체 검출부(210) 또는 이미지 분석부(250)는, 상기 밀접 영역에 존재하는 추정 화소의 명암차의 평균값, 화소값의 균일도 또는 구배를 계산하여 2차원 검출 대상체(101)와 그 외의 다층 검출 대상체 및 불순물을 구분할 수 있다.In other words, the object detecting unit 210 or the image analyzing unit 250 calculates the average value of the brightness difference of the estimated pixels existing in the close area and the uniformity or gradient of the pixel values to determine the 2D detection target 101 and its It is possible to distinguish multi-layer detection targets and impurities other than

도 9 내지 도 12에는 대상체 검출부(210) 내지 이미지 분석부(250)에서 분석하는 광학이미지가 예시적으로 도시되어 있다. 이러한 광학이미지에서 RGB 색상 이미지를 추출하고 백그라운드 영역과의 명암비 차이에 대한 설정값을 비교하여 추정 화소를 구별하게 된다.9 to 12 illustrate optical images analyzed by the object detection unit 210 or the image analysis unit 250 by way of example. An RGB color image is extracted from such an optical image, and estimated pixels are distinguished by comparing a set value for a contrast ratio difference with the background area.

도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 회색으로 표시된 부분이 백그라운드이고 나머지 색상으로 표시된 부분이 2차원 검출 대상체(101) 및 불순물이라 볼 수 있다. 도 9의 경우 노란색 계열이나 파랑색 계열로 표시된 것은 육안으로 쉽게 구별할 수 있는데 이들은 두꺼운 다층의 검출 대상체이거나 불순물일 가능성이 크다. 앞서 설명한 바와 같이, 2차원 검출 대상체(101)는 아주 얇기 때문에 거의 구분할 수 없다.Referring to (a) and (b) of FIG. 9 , it can be seen that a gray portion is the background and the remaining color portions are the 2D detection target 101 and impurities. In the case of FIG. 9 , those marked with yellow or blue colors can be easily distinguished with the naked eye, and they are likely to be thick multi-layer detection objects or impurities. As described above, the 2D detection target 101 is almost indistinguishable because it is very thin.

이미지 분석부(250)가 RGB 명암비 차이의 설정값과 비교한 결과, 도 9에서 사각형으로 표시된 부분이 설정값을 만족하는 것으로 판별되었고 최종적으로도 2차원 검출 대상체(101)로 확인되었다.As a result of the comparison by the image analyzer 250 with the set value of the difference in RGB contrast ratio, it was determined that the part marked with a rectangle in FIG.

도 10의 경우에는 사각형으로 표시된 부분이 설정값을 만족하는 것으로 판별되었는데, 이 영역은 경계가 모호하고 색상이 불분명하여 2차원 검출 대상체(101)가 아닌 것으로 확인되었다.In the case of FIG. 10 , it was determined that a portion marked with a rectangle satisfies the set value, but it was confirmed that this area was not a 2D detection object 101 because the boundary was ambiguous and the color was unclear.

도 11의 경우에는 사각형으로 표시된 부분이 설정값을 만족하는 것으로 판별되었는데, 이 영역은 2차원 검출 대상체(101)가 아니라 2차원 검출 대상체(101)가 붙어 있던 스카치테이프(109)의 자국인 것으로 확인되었다.In the case of FIG. 11, it was determined that the area marked with a rectangle satisfies the set value, and this area was not the 2D detection target 101, but the scotch tape 109 to which the 2D detection target 101 was attached. It became.

도 12의 경우에는 사각형으로 표시된 부분이 설정값을 만족하는 것으로 판별되었는데, 이 영역은 스테이지(140)의 이동에 따라 동일한 부분이 중복적으로 촬영된 것으로 확인되었다.In the case of FIG. 12 , it was determined that a portion indicated by a rectangle satisfies the set value, and it was confirmed that the same portion of this area was repeatedly photographed according to the movement of the stage 140 .

대상체 검출부(210) 내지 이미지 분석부(250)는, 추정 화소들이 몰려 있는 밀접 영역에 존재하는 추정 화소의 화소값이 점진적으로 증가 또는 감소하거나 변하는 경우에는 2차원 검출 대상체가 존재하지 않는 것으로 추정하거나 판단할 수 있다. 밀접 영역에 존재하는 추정 화소들의 화소값이 점진적으로 증가 또는 감소하는 경우 즉, 화소값에 구배(gradiation)가 있는 경우에는 2차원 검출 대상체(101)가 아닌 것으로 판단한다.The object detecting unit 210 or the image analyzing unit 250 estimates that a 2D detection object does not exist when the pixel values of the estimated pixels present in the close area where the estimated pixels are concentrated gradually increase, decrease, or change. can judge If the pixel values of the estimated pixels existing in the close area gradually increase or decrease, that is, if there is a gradient in the pixel values, it is determined that the object 101 is not a 2D detection object 101 .

반면에, 대상체 검출부(210) 내지 이미지 분석부(250)는, 밀접 영역에 존재하는 추정 화소의 화소값이 균일한 경우에는 상기 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 것으로 추정하거나 판단할 수 있다.On the other hand, the object detector 210 or the image analyzer 250 may estimate or determine that the 2D detection object 101 exists when the pixel values of estimated pixels existing in the close area are uniform. .

대상체 검출부(210) 내지 이미지 분석부(250)는 도 9의 경우에는 사각형 표시 부분에 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 것으로 추정하고, 도 10 내지 도 12의 경우에는 사각형 표시 부분에 불순물이 존재하는 것으로 추정하게 된다.The object detector 210 to the image analyzer 250 estimate that the 2D detection target 101 exists in the rectangular display area in the case of FIG. 9 , and impurities are present in the rectangular display area in the case of FIGS. 10 to 12 . presumed to exist.

또한, 대상체 검출부(210) 내지 이미지 분석부(250)는 밀접 영역의 크기가 기준치 이하인 경우에 2차원 검출 대상체(101)가 존재하지 않는 것으로 추정할 수 있다. 예를 들어, 밀접 영역의 크기가 5 μm 보다 작은 경우에는 해당 밀접 영역에 2차원 검출 대상체(101)가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 왜냐하면, 그래핀과 같은 2차원 검출 대상체(101)가 5 μm 보다 작은 경우에는 연구용 및 상업적으로 이용할 수 없기 때문에 검출하지 않는 것이 바람직하다.Also, the object detector 210 to the image analyzer 250 may estimate that the 2D detection object 101 does not exist when the size of the close area is equal to or less than a reference value. For example, when the size of the close area is smaller than 5 μm, it may be determined that the 2D detection target 101 does not exist in the close area. Because, when the two-dimensional detection object 101 such as graphene is smaller than 5 μm, it is preferable not to detect it because it cannot be used for research or commercial purposes.

한편, 대상체 검출부(210)는 이미지 분석부(250)에서 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 밀접 영역이라고 판단한 경우, 해당 밀접 영역에 대한 화소값들을 이미지 판단부(260)에 전달하여 최종적으로 2차원 검출 대상체(101)의 유무를 판단할 수 있다.Meanwhile, when the image analysis unit 250 determines that the object detecting unit 210 is a close area in which the 2D detection target 101 exists, the object detector 210 transfers pixel values of the corresponding close area to the image determiner 260 and finally The presence or absence of the 2D detection target 101 can be determined.

이미지 판단부(260)는 RGB와 백그라운드 영역의 명암비 차이의 설정값을 만족하는 화소들이 서로 근접하게 위치하는지를 판단하게 되는데, 이때 밀접 영역에 존재하는 모든 화소들 사이의 거리를 측정하여 밀접 여부를 판단하게 된다. 화소들 사이의 거리가 멀어서 밀접하지 않은 것으로 판단되면 해당 화소는 버려지게 된다.The image determination unit 260 determines whether pixels satisfying the set value of the contrast ratio difference between the RGB and background areas are located close to each other. will do If it is determined that the pixels are not close due to a long distance between them, the corresponding pixel is discarded.

이때, 모든 화소들 사이의 거리를 계산하는 것은 상당히 많은 계산량을 요구하기 때문에 검출유닛(200)이 제대로 계산을 수행하지 못할 수 있다. 예를 들어, 도 9의 (a)에서 사각형 표시된 부분의 화소 개수가 1000×1000이라고 하면, 이들 모든 화소들 사이의 거리를 계산하는 것은 쉽지 않을 뿐만 아니라 고사양의 컴퓨터를 필요로 할 수 있다.At this time, the detection unit 200 may not perform the calculation properly because calculating the distance between all pixels requires a considerable amount of calculation. For example, if the number of pixels in the rectangle indicated in (a) of FIG. 9 is 1000×1000, it is not easy to calculate the distance between all these pixels and may require a high-end computer.

본 발명에 따른 시스템(10)은 이미지 판단부(260)에서 판단하는 밀접 영역을 저해상도 이미지로 변환하여 화소들 사이의 거리를 구하는데 걸리는 연산량을 줄일 수 있다. 저해상도 이미지에서 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 것으로 판별되거나 2차원 검출 대상체(101)의 대략적인 위치를 찾은 후에는 다시 고해상도 이미지로 복원하여 2차원 검출 대상체(101)의 가장자리 내지 테두리를 찾고 그에 따른 위치정보(좌표값)를 저장부(270)에 저장하게 된다.The system 10 according to the present invention can reduce the amount of computation required to obtain a distance between pixels by converting the close-contact area determined by the image determination unit 260 into a low-resolution image. After it is determined that the 2D detection object 101 exists in the low-resolution image or the approximate location of the 2D detection object 101 is found, the high-resolution image is restored to find the edge or border of the 2D detection object 101. Accordingly, location information (coordinate values) is stored in the storage unit 270 .

도 8은 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 것으로 추정되는 밀집 영역에 (N×m)×(N×m)개의 화소가 있는 경우를 나타낸다. 여기서, N과 m은 임의의 숫자이다. 예를 들어, 밀집 영역에 1000×1000개의 화소가 있는 경우 N=10, m=100이 될 수 있다.8 shows a case where there are (N×m)×(N×m) pixels in a dense area in which the 2D detection target 101 is estimated to exist. Here, N and m are arbitrary numbers. For example, when there are 1000×1000 pixels in a dense area, N=10 and m=100 may be obtained.

대상체 검출부(210) 또는 이미지 판단부(260)는, 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 것으로 추정된 상기 밀접 영역에 존재하는 (N×m)×(N×m)개의 화소를 N×N개의 저해상도 이미지로 변환한 후 저해상도 이미지의 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 유무를 판단하고, 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 것으로 추정된 영역에만 존재하는 화소를 (N×m)×(N×m)개의 고해상도 이미지로 변환한 후 고해상도 이미지의 화소값을 비교하여 2차원 검출 대상체의 가장자리를 검출하고 그 위치정보를 저장할 수 있다.The object detection unit 210 or the image determination unit 260 selects N×N (N×m)×(N×m) pixels existing in the close area where the 2D detection target 101 is estimated to exist. After conversion into two low-resolution images, pixel values of the low-resolution images are compared to determine whether or not there is a 2D detection target, and pixels present only in an area where the 2D detection target 101 is estimated to exist are (N×m) After conversion into ×(N×m) high-resolution images, pixel values of the high-resolution images are compared to detect the edge of the 2D detection object, and location information thereof may be stored.

대상체 검출부(210) 또는 이미지 분석부(260)는, 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 것으로 추정된 상기 밀접 영역에 존재하는 (N×m)×(N×m)개의 화소에 대해서 N×N개로 이루어지는 서브 어레이를 정의하고 상기 서브 어레이를 하나의 대표값으로 하는 m×m개에 대해서 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 유무를 검출할 수 있다. The object detection unit 210 or the image analysis unit 260 determines N×m×(N×m) pixels existing in the close area where the 2D detection target 101 is estimated to exist. It is possible to detect the presence or absence of the 2D detection object by defining a sub-array composed of N pieces and comparing pixel values for m×m pieces of sub-arrays as one representative value.

도 8의 경우, 전체 화소의 개수가 (N=10×m=100)×(N=10×m=100)이라고 하면, 화소의 개수가 (N=10)×(N=10)인 서브 어레이(sub array)를 정의하고 이 서브 어레이의 화소값(P)을 하나의 대표값으로 하는 (m=100)×(m=100)의 배열 이미지를 만들 수 있다. 이러한 과정을 거치면 (1000)×(1000)개의 화소가 (100)×(100)개의 화소로 줄어들기 때문에 저해상도 이미지로 변환된다고 볼 수 있다. 8, if the total number of pixels is (N = 10 × m = 100) × (N = 10 × m = 100), the number of pixels is (N = 10) × (N = 10) subarray (sub array) can be defined and an array image of (m=100)×(m=100) can be created with the pixel value (P) of this sub array as one representative value. Through this process, since (1000) × (1000) pixels are reduced to (100) × (100) pixels, it can be seen that the image is converted into a low-resolution image.

이미지 판단부(260)는 (100)×(100)개의 배열 이미지에 대해서 이웃하는 (N=10)×(N=10)개의 화소와 화소값을 비교하거나 거리를 비교하여 근접 여부 등을 판단할 수 있고, 연산량을 줄일 수 있다.The image determining unit 260 compares pixel values or distances with neighboring (N = 10) × (N = 10) pixels of (100) × (100) array images to determine proximity or not. and the amount of computation can be reduced.

대상체 검출부(210) 또는 이미지 판단부(260)는, 상기 서브 어레이를 하나의 대표값으로 하는 (m=100)×(m=100)개의 화소에 대해서 화소값을 대표 화소값과 비교한 결과 2차원 검출 대상체(101)가 존재하는 것으로 추정된 영역의 위치정보를 저장하고, 상기 추정된 영역에만 존재하는 화소를 (N=10×m=100)×(N=10×m=100)개의 화소 즉, 원래의 고해상도 이미지로 변환하여 이웃하는 화소들과 화소값을 비교함으로써 최종적으로 2차원 검출 대상체(101)의 가장자리를 검출하고 그 위치정보를 저장할 수 있다. 이러한 정보들을 저장부(270)에 저장될 수 있다.The object detector 210 or the image determiner 260 compares the pixel values of (m = 100) × (m = 100) pixels with the representative pixel values of the sub-array as one representative value, and obtains 2 The location information of the area where the dimensional detection target 101 is estimated to exist is stored, and pixels existing only in the estimated area are (N=10×m=100)×(N=10×m=100) pixels. That is, by converting the image into an original high-resolution image and comparing pixel values with neighboring pixels, the edge of the 2D detection object 101 may be finally detected and the location information thereof may be stored. Such information may be stored in the storage unit 270 .

도 13에는 본 발명에 따른 시스템(10)의 대상체 검출부(210) 또는 이미지 판단부(260)에 의해, 광학이미지에서 RGB 색상을 각각 추출하고 RGB와 백그라운드 영역 간의 명암비 차이에 대한 설정값과 비교하여 판단한 결과가 도시되어 있다. In FIG. 13 , the object detection unit 210 or the image determination unit 260 of the system 10 according to the present invention extracts RGB colors from the optical image and compares them with the set value for the contrast ratio difference between the RGB and the background area. The result of the judgment is shown.

도 13의 결과를 도출하는데 사용된 RGB의 명암비 설정값은 [표 1]과 같다.The contrast ratio setting values of RGB used to derive the results of FIG. 13 are shown in [Table 1].

설정값(Settings)Settings RedRed -5.0 %-5.0% GreenGreen -4.0 %-4.0% BlueBlue 1.0 %1.0% AccuracyAccuracy 97.5 %97.5%

[표 1]의 설정값은 기판(102)은 1.5×1.5 cm의 실리콘웨이퍼(Si wafer)이고 기판의 박막은 300nm 두께의 SiO2이며 2차원 검출 대상체(101)는 그래핀인 경우에 명암비의 설정값이다.The setting values of [Table 1] are that the substrate 102 is a 1.5 × 1.5 cm silicon wafer (Si wafer), the thin film of the substrate is 300 nm thick SiO 2 , and the two-dimensional detection target 101 is graphene. is the set value.

[표 1]는, 백그라운드 영역의 명암 보다 Red의 명암은 5.0% 작고 Green의 명암은 4.0% 작고 Blue의 명함은 1.0% 큰 화소의 경우에 그래핀(즉, 2차원 검출 대상체)이 존재한다는 것을 의미한다.[Table 1] shows that graphene (i.e., a two-dimensional detection object) exists in the case of a pixel where the contrast of Red is 5.0% smaller than the contrast of the background area, the contrast of Green is 4.0% smaller, and the business card of Blue is 1.0% larger. it means.

이미지 판단부(260)에서 [표 1]의 설정값과의 화소 비교를 통해 총 9개의 밀접 영역을 판단한 결과, 4개의 2차원 검출 대상체(101), 4개의 다층 검출 대상체, 1개의 스카치테이프 자국을 발견했고, 그 결과가 도 13의 (a) 내지 (c)에 도시되어 있다. 도 13의 (a)가 단일층의 2차원 검출 대상체의 이미지, (b)는 다층의 검출 대상체의 이미지, (c)는 스카치테이프 자국의 이미지를 보여준다.As a result of determining a total of 9 close areas through pixel comparison with the set values in [Table 1] in the image determination unit 260, 4 two-dimensional detection objects 101, 4 multi-layer detection objects, and 1 scotch tape mark was found, and the results are shown in (a) to (c) of FIG. 13 (a) shows an image of a single-layer 2D detection target, (b) shows an image of a multi-layer detection target, and (c) shows an image of a scotch tape mark.

한편, 도 7에는 본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템(10)을 사용하여 2차원 검출 대상체를 검출하는 방법에 대해서 간단히 기재되어 있다.Meanwhile, FIG. 7 briefly describes a method of detecting a 2D object using the 2D object detection system 10 according to the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 방법은, 이미지 획득 단계(1100), 이미지 변환 단계(1200), 변환 이미지에서 배경 색상을 얻는 단계(1300), 화소의 서브 어레이를 구하는 단계(1400), 화소의 서브 어레이에서 대표 화소값을 구하는 단계(1500), 이웃 화소값과 대표 화소값을 비교하는 단계(1600), 이웃 화소의 범위를 확장하는 단계(1700), 검출 대상체의 유무를 판단하는 단계(1800)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , a method for detecting a 2D object according to the present invention includes acquiring an image (1100), converting an image (1200), obtaining a background color from the converted image (1300), and obtaining a sub-array of pixels. (1400), obtaining a representative pixel value from a sub-array of pixels (1500), comparing neighboring pixel values with representative pixel values (1600), extending the range of neighboring pixels (1700), presence or absence of a detection target It may include step 1800 of determining.

이미지 획득 단계(1100)는 촬영부(120)에 의해서 기판(102)을 포함하여 2차원 검출 대상체(101)의 광학이미지를 얻는 과정이며, 이미지 획득부(230)에 의해서 수행될 수 있다.The image acquisition step 1100 is a process of obtaining an optical image of the 2D detection target 101 including the substrate 102 by the photographing unit 120, and may be performed by the image acquisition unit 230.

이미지 변환 단계(1200)는 촬영부(120)에서 얻은 광학이미지의 포맷을 JPEG에서 BITMAP으로 변환하는 과정이며, 이미지 처리부(240)에 의해서 수행될 수 있다.The image conversion step 1200 is a process of converting the format of the optical image obtained by the photographing unit 120 from JPEG to BITMAP, and may be performed by the image processing unit 240 .

변환 이미지에서 배경 색상을 얻는 단계(1300)는 백그라운드 영역과 그외의 영역을 구분하는 과정이며, 이미지 분석부(250)에 의해서 수행될 수 있다. 단계 1300은 이미지 분석부(250)에서 BITMAP 광학이미지의 명암비를 측정하고 그 결과에 따라 백그라운드를 구분하는 과정이다.Obtaining the background color from the converted image (1300) is a process of distinguishing the background area from other areas, and may be performed by the image analyzer 250. Step 1300 is a process of measuring the contrast ratio of the BITMAP optical image in the image analyzer 250 and classifying the background according to the result.

화소의 서브 어레이를 구하는 단계(1400), 화소의 서브 어레이에서 대표 화소값을 구하는 단계(1500), 이웃하는 화소값과 대표 화소값을 비교하는 단계(1600), 이웃 화소의 범위를 확장하는 단계(1700) 및 검출 대상체의 유무를 판단하는 단계(1800)는 이미지 판단부(260)에 의해서 수행되는 과정이며, 관련 설명은 이미지 판단부(260)를 설명하는 부분과 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.Obtaining a sub-array of pixels (1400), obtaining a representative pixel value from the sub-array of pixels (1500), comparing neighboring pixel values with representative pixel values (1600), extending the range of neighboring pixels Step 1700 and step 1800 of determining whether or not there is a detection target are processes performed by the image determination unit 260, and since related descriptions are the same as those of the image determination unit 260, repetitive descriptions are omitted. do.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CDROMs and DVDs, and magnetic-optical media such as floptical disks. Included are hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 2차원 대상체 검출 시스템(10)은, 기계적 박리법에 의해서 제조되기만 한다면 그래핀 뿐만 아니라 흑린, TMDC, hBN 등 다양한 2차원 소재(물질)의 검출에 사용될 수 있다.The 2D object detection system 10 according to the present invention described above can be used to detect not only graphene but also various 2D materials (materials) such as black phosphorus, TMDC, and hBN, as long as they are manufactured by a mechanical exfoliation method.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in one embodiment of the present invention, specific details such as specific components and limited embodiments and drawings have been described, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is based on the above embodiments. It is not limited, and those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be determined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the following claims belong to the scope of the present invention.

10: 2차원 대상체 검출 시스템
110: 관측 유닛 120: 촬영부
130: 관찰부 140: 스테이지
146: 스테이지구동부 150: 조명부
190: 대상체 전사부 200: 검출유닛
210: 대상체 검출부 220: 제어부
230: 이미지 획득부 240: 이미지 처리부
250: 이미지 분석부 260: 이미지 판단부
10: 2D object detection system
110: observation unit 120: shooting unit
130: observation unit 140: stage
146: stage driving unit 150: lighting unit
190: object transfer unit 200: detection unit
210: object detection unit 220: control unit
230: image acquisition unit 240: image processing unit
250: image analysis unit 260: image determination unit

Claims (10)

2차원 검출 대상체의 광학 이미지에서 추출된 RGB 파장대에 따른 각각의 명암비를 이용하여 상기 2차원 검출 대상체를 식별하거나 그 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
A system for detecting a 2D object, characterized in that the 2D object is identified or its position is detected using each contrast ratio according to RGB wavelengths extracted from an optical image of the 2D object.
제1항에 있어서,
상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 기판이 놓이는 스테이지;
상기 2차원 검출 대상체를 포함하는 상기 기판을 촬영하는 촬영부; 및
상기 촬영부에서 얻은 상기 기판의 광학이미지를 이용하여 상기 2차원 검출 대상체를 식별하거나 검출하는 대상체 검출부;를 포함하며,
상기 대상체 검출부는 상기 2차원 검출 대상체와 상기 기판의 박막 사이의 간섭효과를 이용하여 상기 2차원 검출 대상체를 검출하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 1,
a stage on which a substrate on which the two-dimensional detection object is present is placed;
a photographing unit for photographing the substrate including the 2D detection target; and
and an object detection unit configured to identify or detect the 2D detection target using the optical image of the substrate obtained by the photographing unit,
The 2D object detection system of claim 1 , wherein the object detection unit detects the 2D object by using an interference effect between the 2D object and the thin film of the substrate.
제2항에 있어서,
상기 대상체 검출부는, 상기 기판의 광학이미지 중 상기 2차원 검출 대상체, 다층 검출 대상체 및 불순물이 존재하는 영역과 그 외의 백그라운드 영역의 명암비를 측정하여 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 2,
The object detection unit detects an area where the 2D detection target exists by measuring a contrast ratio between a region in which the 2D detection target, the multilayer detection target, and impurities are present, and other background regions in the optical image of the substrate. 2D object detection system.
제3항에 있어서,
상기 대상체 검출부는, 상기 광학이미지에서 RGB 각각의 색상 이미지를 추출하고, 상기 광학이미지 중 상기 백그라운드 영역의 명암비와 RGB 각각의 명암비의 차이에 대한 설정값을 만족하는 추정 화소를 추출하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 3,
The object detection unit extracts a color image of each RGB from the optical image, and extracts an estimated pixel satisfying a set value for a difference between a contrast ratio of the background area and a contrast ratio of each RGB in the optical image. 2D object detection system.
제4항에 있어서,
상기 대상체 검출부는 추정 화소가 모여 있는 밀접 영역을 검출하고 상기 밀접 영역에 위치하는 추정 화소의 균일도를 판단하거나 상기 밀접 영역의 크기를 구하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 4,
The 2D object detection system of claim 1 , wherein the object detection unit detects a close area where estimated pixels are gathered, determines uniformity of estimated pixels located in the close area, or obtains a size of the close area.
제5항에 있어서,
상기 대상체 검출부는, 상기 밀접 영역에 존재하는 추정 화소의 명암차의 평균값, 화소값의 균일도 또는 구배를 계산하여 상기 2차원 검출 대상체와 그 외의 다층 검출 대상체 및 불순물을 구분하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 5,
The object detection unit distinguishes the two-dimensional detection object from other multi-layer detection objects and impurities by calculating an average value of brightness and darkness differences of estimated pixels existing in the close area, and a uniformity or gradient of pixel values. object detection system.
제6항에 있어서,
상기 대상체 검출부는, 상기 밀접 영역에 존재하는 추정 화소의 화소값이 점진적으로 증가 또는 감소하거나 변하는 경우에는 상기 2차원 검출 대상체가 존재하지 않는 것으로 추정하고 추정 화소의 화소값이 균일한 경우에는 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정하거나, 상기 밀접 영역의 크기가 기준치 이하인 경우에 상기 2차원 검출 대상체가 존재하지 않는 것으로 추정하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 6,
The object detector estimates that the 2D detection object does not exist when the pixel values of the estimated pixels present in the close area gradually increase, decrease, or change, and when the pixel values of the estimated pixels are uniform, the second The system for detecting a 2D object, characterized in that it estimates that a dimensional detection object exists or that the 2D detection object does not exist when the size of the close area is equal to or less than a reference value.
제7항에 있어서,
상기 대상체 검출부는, 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정된 상기 밀접 영역에 존재하는 (N×m)×(N×m)개의 화소를 N×N개의 저해상도 이미지로 변환한 후 저해상도 이미지의 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 유무를 판단하고,
상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정된 영역에만 존재하는 화소를 (N×m)×(N×m)개의 고해상도 이미지로 변환한 후 고해상도 이미지의 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 가장자리를 검출하고 그 위치정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 7,
The object detector converts (N×m)×(N×m) pixels existing in the close area in which the 2D detection target is estimated to exist into N×N low-resolution images, and then converts the pixels of the low-resolution image. Compare the values to determine the presence or absence of the two-dimensional detection target,
After converting pixels existing only in the area where the 2D detection target is estimated to exist into (N×m)×(N×m) high-resolution images, pixel values of the high-resolution images are compared to the edges of the 2D detection target. A 2D object detection system, characterized in that for detecting and storing the location information.
제8항에 있어서,
상기 대상체 검출부는, 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정된 상기 밀접 영역에 존재하는 (N×m)×(N×m)개의 화소에 대해서 N×N개로 이루어지는 서브 어레이를 정의하고 상기 서브 어레이를 하나의 대표값으로 하는 m×m개에 대해서 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 유무를 검출하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 8,
The object detector defines a subarray composed of N×N pixels for (N×m)×(N×m) pixels existing in the close proximity area where the 2D detection target is estimated to exist, and the subarray The 2D object detection system, characterized in that the presence or absence of the 2D detection object is detected by comparing pixel values of m×m pieces of m×m having as one representative value.
제9항에 있어서,
상기 대상체 검출부는, 상기 서브 어레이를 하나의 대표값으로 하는 m×m개에 대해서 화소값을 비교한 결과 상기 2차원 검출 대상체가 존재하는 것으로 추정된 영역의 위치정보를 저장하고, 상기 추정된 영역에만 존재하는 화소를 (N×m)×(N×m)개의 화소로 변환하여 화소값을 비교하여 상기 2차원 검출 대상체의 가장자리를 검출하고 그 위치정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 2차원 대상체 검출 시스템.
According to claim 9,
The object detection unit compares pixel values for m×m pieces of sub-arrays as one representative value, and stores location information of an area where the 2D detection object is estimated to exist, and stores the location information of the estimated area. 2D object detection characterized by converting pixels existing only in (N×m)×(N×m) pixels, comparing pixel values, detecting an edge of the 2D detection target, and storing the location information. system.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068460A (en) * 2011-09-21 2013-04-18 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Pattern image display device, and pattern image display method
KR20130050552A (en) 2011-11-08 2013-05-16 주식회사 에이치앤에이치 Graphene extracting method using bubble method
KR20160020058A (en) * 2014-08-13 2016-02-23 한국기계연구원 Method for inspecting size of graphene sheet
KR20180047762A (en) * 2016-11-01 2018-05-10 서강대학교산학협력단 System and method for measuring thickness of 2-dimensional materials

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5142278B2 (en) * 2008-08-14 2013-02-13 独立行政法人産業技術総合研究所 Method and system for detecting thickness of graphene or ultra-thin graphite

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068460A (en) * 2011-09-21 2013-04-18 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Pattern image display device, and pattern image display method
KR20130050552A (en) 2011-11-08 2013-05-16 주식회사 에이치앤에이치 Graphene extracting method using bubble method
KR20160020058A (en) * 2014-08-13 2016-02-23 한국기계연구원 Method for inspecting size of graphene sheet
KR20180047762A (en) * 2016-11-01 2018-05-10 서강대학교산학협력단 System and method for measuring thickness of 2-dimensional materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Craig M. Nolen 외 4 ‘High-Throughput Large-Area Automated Identification and Quality Control of Graphene and Few-Layer Graphene Films’ (ACS NANO Vol. 5, 2011.01.05.) pp.914~922.* *

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