[發(fā)明專利]一種統(tǒng)計焦平面銦柱陣列高度數(shù)據(jù)的處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210506895.7
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103049647A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 華樺;周松敏;胡曉寧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種統(tǒng)計焦平面銦柱陣列高度數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：利用激光共聚焦顯微鏡對焦平面表面進(jìn)行掃描，獲取并保存焦平面表面高度形貌數(shù)據(jù)矩陣Z=[z_ij]，其中z_ij指坐標(biāo)位于x=i,y＝j(luò)處的高度數(shù)據(jù)，i，j的取值范圍是[1,n]，n為采樣密度，取值512或1024；

步驟二：生成高度數(shù)據(jù)矩陣Z對應(yīng)的橫坐標(biāo)矩陣X＝[x_ij]，縱坐標(biāo)矩陣Y＝[y_ij]，其中，矩陣元素滿足x_ij＝j(luò)，y_ij=i；

步驟三：求出高度數(shù)據(jù)矩陣Z中元素的最大值z_max=max(z_ij)，最小值z_min=min(z_ij)，以指定的間隔Δz生成向量S＝[s_h]，滿足s_h=z_min+(h-1)·Δz，其中間隔Δz設(shè)為0.1，h取整數(shù)1，2……|(z_max-z_min)/Δz；

步驟四：求解等高線坐標(biāo)矩陣C_sh

C_sh=contour(Z,[s_h?s_h])?????????(1)

式中，contour()為Matlab7.0中的函數(shù)，等高線坐標(biāo)矩陣C_sh具體表達(dá)式為：

Csh=shxdata(1)xdata(2)...xdata(dim1)shxdata(1)xdata(2)...xdata(dim2)sh...dim1ydata(1)ydata(2)...ydata(dim1)dim2ydata(1)ydata(2)...ydata(dim2)dim3...---(2)]]>

式中，xdata(1)xdata(2)...ydata(1)ydata(2)...]]>為每條等高線所在的坐標(biāo)位置，第一行為橫坐標(biāo)，第二行為對應(yīng)的縱坐標(biāo)，dim1，dim2，dim3…為每條等高線上點(diǎn)的數(shù)量，對向量S中所有的元素分別統(tǒng)計式(2)中s_h的數(shù)量，統(tǒng)計結(jié)果記為m_h，并生成等高線數(shù)量向量M＝[m_h]；生成“等高線數(shù)量-高度數(shù)據(jù)”關(guān)系曲線，其中橫坐標(biāo)為向量S，縱坐標(biāo)為等高線數(shù)量向量M；結(jié)合銦柱形貌特點(diǎn)，選取“等高線數(shù)量-高度數(shù)據(jù)”關(guān)系曲線中第一個峰與第二個峰之間特定的高度為銦柱高度分析的基本高度ZBasic；

步驟五：求解基本高度ZBasic處的等高線坐標(biāo)矩陣C_zbasic

C_zbasic=contour(Z,[ZBasic?ZBasic])??????????(3)

等高線坐標(biāo)矩陣C_zbasic具體表達(dá)式為：

Czbasic=ZBasicxdata(1)xdata(2)...xdata(dim1)ZBasicxdata(1)xdata(2)...xdata(dim2)ZBasic...dim1ydata(1)ydata(2)...ydata(dim1)dim2ydata(1)ydata(2)...ydata(dim2)dim3...---(4)]]>

以式中的ZBasic元素值為標(biāo)記，分離出一系列的等高線坐標(biāo)矩陣：

xdata(1)xdata(2)...xdata(dim1)ydata(1)ydata(2)...ydata(dim1)---(5)]]>

xdata(1)xdata(2)...xdata(dim2)ydata(1)ydata(2)...ydata(dim2)---(6)]]>

xdata(1)xdata(2)...xdata(dim3)ydata(1)ydata(2)...ydata(dim3)---(7)]]>

……；

步驟六：將式(5)記作：

Xdata1Ydata1---(8)]]>

式中，向量Xdata1，Ydata1為：

Xdata1=[xdata(1)?xdata(2)?...?xdata(dim1)]????(9)

Ydata1=[ydata(1)?ydata(2)?...?ydata(dim1)]?????(10)

分別求出向量Xdata1，向量Ydata1中元素的最大值并取整得到Xdata1_max和Ydata1_max，分別求其最小值并取整得到Xdata1_min和Ydata1_min，生成橫坐標(biāo)向量X_1s：

X_1s＝[xdata1_min?xdata1_min+1xdata1_min+2?...?xdata1_max]???????(11)

縱坐標(biāo)向量Y_1s：

U_1s＝[ydata1_min?ydata1_min+1ydata1_min+2?...?ydata1_max]???????(12)

求解[X₁,Y₁]：

[X₁,Y₁]＝meshgrid(X_1s,Y_1s)???????????(13)

生成橫坐標(biāo)矩陣X₁，縱坐標(biāo)矩陣Y₁，式(13)中meshgrid()為Matlab7.0中的函數(shù)；

步驟七：求出橫坐標(biāo)矩陣X₁，縱坐標(biāo)矩陣Y₁對應(yīng)的高度數(shù)據(jù)矩陣Z₁=[z1_kl]，Z₁中元素滿足z1_kl=z_kl，其中k，l為下標(biāo)，且有：

xdata1_min＜k＜xdata1_max，ydata1_min＜l＜ydata1_max

利用步驟四中的方法求出矩陣Z₁對應(yīng)的“等高線數(shù)量—高度數(shù)據(jù)”關(guān)系曲線，利用該關(guān)系曲線，結(jié)合銦柱表面的形貌特點(diǎn)，選取曲線中第二個峰附近的等高線數(shù)量為1的指定位置的高度為單個銦柱的近似高度值ZApro1；

步驟八：求解單個銦柱近似高度值ZApro1處的C_zapro1

C_zaprv1=contour(Z₁,[ZApro1?ZApro1])?????????(14)

式中C_zaprol具體表達(dá)式為：

Czapro1=ZApro1xdata(1)xdata(2)...xdata(dim1)dim1ydata(1)ydata(2)...ydata(dim1)---(15)]]>

以式中的ZApro1值為標(biāo)志，有且僅有一條等高線的坐標(biāo)矩陣

xdata(1)xdata(2)...xdata(dim1)ydata(1)ydata(2)...ydata(dim1)---(16)]]>

求解單個銦柱高度height₁：

height₁=mean(z1_pq)????????????(17)

其中p，q為下標(biāo)，滿足xdata(1)＜p＜xdata(dim1)，ydata(1)＜q＜ydata(dim1)；

步驟九：對式(6)，式(7)……一系列的等高線坐標(biāo)矩陣分別重復(fù)步驟六、七、八，得出相應(yīng)的一系列銦柱高度值height₁，height₂，height₃……，生成銦柱高度值向量H，

H＝[height₁,height₂,heitht₃…]???????(18)

求解hist(H)，獲得銦柱高度的統(tǒng)計直方圖，其中hist()為Matlab7.0中的函數(shù)。