硅单晶是制造IC集成电路和太阳能电池的关键材料，随着中国半导体产业的快速发展，中国将成为仅次于美国的世界第二大半导体市场。目前国内单晶硅的产量仅为需求量的6％，中国的产量只占了世界产量的1％。直拉单晶炉是制备硅单晶的主要设备，目前极其紧缺的大直径硅单晶都是国外全自动单晶炉生产的。基于CCD的直径测量技术是全自动单晶炉的核心技术，而该技术一直被国外几家公司所垄断。国内目前使用的半自动单晶炉采用的红外间接测量直径技术无法获得晶体的真实直径，从而不能完成整个拉晶过程的全自动控制，这就造成了该技术生产效率低，而且生产出的晶体等径质量差，远不能满足目前市场对大直径晶体的需求。本论文研究的是基于图像处理的单晶直径测量系统。该系统可整体提高单晶体尤其是大直径单晶体的制造水平，满足了国内半导体工业市场对单晶体的快速需求，填补了国内空白，打破了国外技术与产品的市场垄断。直径测量系统采用双CCD结构。两个不同焦距的CCD摄像头透过隔热设施俯拍单晶，分别捕获引晶和等径阶段的单晶生长图像，图像采集卡将模拟图像信号转化为数字信号，通过中值滤波进行图像预处理以减少边缘模糊现象，采用Sobel边缘检测算子和轮廓跟踪识别技术快速的进行边缘粗定位，最后应用亚像素边缘检测技术精确获取单晶体的边缘位置。通过编制算法实现引晶过程的晶体图像自动跟踪和等径过程的非完整圆直径测量，获得硅单晶的真实直径用于实现整个拉晶过程的全自动控制。论文共分为五章。第一章为绪论，介绍了课题的研究意义、目的及相关的知识。第二章为图像测量系统硬件的构成，介绍了CCD摄像头、镜头、图像采集卡等部件的工作过程、选取原则和方法。第三章为图像分析和计算。CCD摄像头捕获硅单晶生长图像信号，由图像采集卡采集后，通过A／D转换量化为数字信号。运用图像处理技术对数字信号进行分析和计算，以及图像跟踪技术实现引晶过程的晶体图像跟踪，采用不完整圆算法对等径过程晶体直径进行测量。第四章为图像测量系统的软件设计。在Visual C++6.0环境下，应用图像采集卡Matrox-meteorⅡ配套的MIL8函数开发库进行软件开发。第五章为总结，对课题提出了改进和展望。