蓝宝石单晶是一种重要的半导体材料,由于其优异的物理和化学性质被广泛应用于工业、医疗、军事等领域。泡生法能够制备高质量大尺寸的蓝宝石单晶,逐渐成为当前人工合成晶体的主流方法。接种状态检测是泡生法制备蓝宝石过程中的关键步骤,如果接种过程开始于不稳定的炉内温度分布环境下将会对晶体后续生长过程产生重大影响。当前依赖于人工经验的接种状态检测技术是制约蓝宝石单晶的自动化制造以及高品质生长的主要因素,因此亟需完善接种状态检测理论,丰富接种状态检测方法。接种过程在空间上起始于加热炉内坩埚中心位置,时间上开始于炉内温度分布稳定的时刻,接种状态检测需要通过实验装置检测炉内环境是否同时满足接种过程的时间和空间条件。泡生法蓝宝石接种状态视觉检测方法结合图像处理技术与目标跟踪方法,将熔体自由液面辐条型图案的运动特征作为判断接种状态的依据,形成视觉检测接种状态的新方法。本文首先在微观层面对泡生法蓝宝石晶体生长过程中的物相变化和晶核生长展开研究,探究影响蓝宝石在熔体法下结晶的影响因素,并结合泡生法制备过程分析了接种状态检测与蓝宝石出现晶体缺陷之间的关系,通过泡生法制备蓝宝石过程的能量传输和控制理论研究,分析熔体自由液面辐条图案的形成原因,为视觉检测接种状态提供理论依据。针对接种过程开始的空间条件,本文借助图像处理库Open CV对获取的液面图像进行图像处理,经过直方图均衡化、伽玛变换、Canny边缘检测、轮廓提取等步骤,完成接种过程开始区域在图像上的表示;为克服复杂的炉内环境下直接检测辐条图案运动规律的限制,本文提出液面运动视频流背景建模理论,通过鲁棒主成分分析方法结合随机奇异值分解求解算法对视频流进行前景和背景的分离,将熔体自由液面运动的辐条图案作为前景提取提高目标跟踪检测的准确性,然后借助L-K金字塔光流对提取的前景液面辐条图案进行跟踪;本文基于光流跟踪辐条图案汇聚的结果建立最小覆盖椭圆的凸优化模型,通过该模型的求解结果量化光流跟踪辐条图案的汇聚区域。针对接种过程开始的时间条件引入Jaccard相似性系数,此系数用于评价辐条汇聚区域与接种开始区域间的相似性,当两区域间存在稳定的Jaccard相似性系数时认为加热炉内的温度分布是稳定的,蓝宝石的接种操作也可以开始。在中聚晶科半导体有限公司的蓝宝石单晶炉上进行实验后对制备的蓝宝石进行质量评价,并与该公司保存的数据进行比较,结果表明本文所提方法检测接种状态后制备的蓝宝石晶体品质有所改善,具体体现在减小了气泡直径,降低了位错密度。