[發明專利]基于人工智能算法的透射電子顯微鏡樣品漂移矯正方法

在審

• 申請號: 201811249520.0
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109540946A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 吳幸;駱晨;王茜;顧俊杰;張嘉言
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01N23/2202
• 分類號: G01N23/2202;G06T5/00
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種基于人工智能算法的透射電子顯微鏡樣品漂移矯正方法，具體為操作透射電子顯微鏡成像顯示在顯示器上，所成像的圖片大小為m×n；用戶根據所成的圖片中選擇一個小于等于圖片大小的區域M×N，所選區域即作為圖像模板；根據選取的區域，利用算法提取記錄灰度值為數據模板；設置閾值A。選擇矯正模式：原位矯正或非原位矯正，原位為無襯度變化僅發生圖像偏移，非原位為存在襯度變化；計算其偏離程度D；若偏離程度D值的最小值大于所設置的閾值A，則通過控制樣品桿實現機械復位；若偏離程度D值的最小值小于所設置的閾值A，則通過算法實現復位。本發明的增益效果是能有效防止在連續拍攝多張透射電子顯微鏡照片時影像的漂移與晃動。

技術領域

本發明涉及透射電子顯微鏡測試技術領域，涉及一種納米尺度下基于人工智能算法的透射電子顯微鏡樣品漂移矯正方法。

背景技術

透射電子顯微鏡是一種能在原子尺度下觀察物質結構的重要手段。通過給透射電子顯微鏡施加附加的配件可以實現元素分析的功能。透射電子顯微鏡的樣品桿是搭載樣品的裝置，不同的樣品桿可以給施加不同的外場，例如熱場、電場、力場等。由于透射電子顯微是在原子尺度解析物質的工具，因此樣品極小的抖動都會造成觀測的困難，例如樣品的漂移會導致在觀測時需要時時刻刻調整樣品的位置，使其在觀測中心。這無疑加大了觀測的難度和對感興趣區域的實時監控的難度。引起樣品漂移的主要原因包括：電子束輻照引起的熱漂移，電荷聚集引起的漂移，儀器、外界噪聲引起的漂移，操作者的不當操作等。因此如何解決樣品的漂移成為當下困擾透射電子顯微鏡操作者的挑戰之一。

發明內容

本發明的目的是解決在操作透射電子顯微鏡拍攝照片或者視頻時防止樣品漂移，提出一種納米尺度下基于人工智能算法的透射電子顯微鏡樣品漂移矯正方法。

本發明的應用場景為在用戶操作透射電子顯微鏡時，連續拍攝多張透射電子顯微鏡照片。本發明的增益效果是能有效防止在連續拍攝多張透射電子顯微鏡照片時影像的漂移與晃動。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種基于人工智能算法的透射電子顯微鏡樣品漂移矯正方法，該方法包括以下具體步驟：

步驟1：操作透射電子顯微鏡，調整好焦距使得透射電子顯微鏡能夠清晰地對樣品成像，樣品的像通過外接電荷耦合元件清晰地顯示在顯示器上，所成像的圖片大小為m×n；用戶根據所成的圖片中選擇一個小于等于圖片大小的區域M×N，所選區域即作為圖像模板；

步驟2：根據選取的區域，利用算法提取灰度值，即對所選區域從左上角到右下角逐行記錄灰度值并存儲到存儲器中，并以此時記錄的灰度值為數據模板；

步驟3：設置閾值A，即所能容忍的圖像漂移或晃動的最大值；

步驟4：選擇矯正模式：原位矯正或非原位矯正，原位為無襯度變化僅發生圖像偏移，非原位為存在襯度變化；

步驟5：計算其偏離程度D；若偏離程度D的最小值值大于所設置的閾值A，則通過控制樣品桿實現機械復位；若偏離程度D值的最小值小于所設置的閾值A，則通過算法實現復位。

所述對所選區域從左上角到右下角逐行記錄灰度值，具體為：在所選區域中提取以(i，j)為左上角，大小為M×N的子圖的灰度值，其中子圖的定義為大小為M×N的圖片，得到模板數據T(s，t)，其中i，j分別為圖像中某個點的橫、縱坐標，s，t為計數值。

所述計算其偏離程度D，具體為：