[發明專利]實現整體納米顆粒SEM圖像亮度均勻化的方法

有效

• 申請號: 201811257712.6
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109447914B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 趙紅東;李宇海;韓力英;楊東旭;馬俊成;康晴;孫梅
• 申請（專利權）人: 河北工業大學;中國電子科技集團公司第五十三研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40;G06T5/50
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

本發明實現整體納米顆粒SEM圖像亮度均勻化的方法，涉及使用直方圖技術的圖像數據處理，該方法是求出納米顆粒SEM原始圖像的分塊均衡化拼接圖像的像素值與納米顆粒SEM對稱外拓展分塊均衡化拼接截取圖像像素值的平均值，實現整體納米顆粒SEM圖像的亮度均勻化，克服了現有技術采用掩模法、分塊處理以及劃分區域只適應于圖像非邊沿部分的校正，均存在無法實現圖像周圍邊界部分進行插值和校正，即無法實現整體納米顆粒SEM圖像亮度均勻化的缺陷。

技術領域

本發明的技術方案涉及使用直方圖技術的圖像數據處理，具體地說是實現整體納米顆粒SEM圖像亮度均勻化的方法。

背景技術

掃描電子顯微鏡(英文為Scanning Electron Microscope，以下均簡稱為SEM)作為一種現代分析儀器，廣泛地應用在醫學、生物和材料諸多學科的微觀領域，特別是近年的表征納米顆粒表面顯微形貌的研究。

經過電壓加速的電子束，通過磁透鏡會聚和掃描線圈作用，利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，掃描電子顯微鏡可以達到納米級的超高分辨率。由于電鏡長時間工作引起燈絲偏移和擺動而造成反射不均勻的電流，同時電子槍交叉斑急驟變大,亮度急驟下降,致使掃描電子顯微鏡分辨率惡化。另一方面，由于載物臺不牢固發生微傾斜而導致樣品接收發射電流不一致，因此目前獲取的納米顆粒SEM圖像中會出現亮度不均勻，納米顆粒SEM圖像中某一區域高亮度，而有些區域低亮度，影響了納米顆粒SEM圖像的正常顯示。為了解決上述問題，本領域技術人員進行了一系列研究。

計算機應用，33(S1)：190-192，2013年6月刊載的論文報道通過選取圖像分割區域中的亮度最大值作為采樣點，提高了圖像的整體亮度，并利用采樣點的平均值來進行插值獲取背景估計圖，采用掩模法來實現顯微鏡透射光照不均勻圖像校正，該方法存在的缺陷是：采用掩模、分塊以及劃分區域需要占用一定區域，這些劃分區域面積不能太小。計算機仿真，25(5)：185-189，2008年5月刊載的論文報道了采用自動提取過亮塊和過暗塊對其進行亮度校正，并以彩色圖像人臉數據庫為例，得到亮度校正的圖像，其存在在需要尋找過亮和過暗的區域中需要對人臉部位進行判定以及人為地設定過亮和過暗灰度閾值的缺陷是。CN103778599A公開一種圖像處理方法及系統，將當前幀圖像劃分為多個相互重疊的圖像區域,并將相鄰的四個圖像區域共有的重疊部分確定為圖像塊，計算每一圖像區域中每一像素點的初始亮度，確定每一圖像區域中每一像素點的灰度拉升亮度，得到對應的圖像塊中每一像素點的輸出亮度，確定每一圖像塊的輸出圖像,從而得到當前幀圖像的輸出圖像，其存在的缺陷是由于圖像塊大小，因此無法計算圖像邊沿部分。CN1753061A公開了圖像顯示單元與校正圖像顯示單元中的亮度的方法，該方法存在在校正之間需要測量的顯示失衡，這適應于固定失衡圖像亮度校正，但是不能用于SEM材料及放置位置不同的納米顆粒SEM圖像的亮度均衡的缺陷。CN100411445C公開了校正圖像亮度分布的圖像處理方法及裝置，是從圖像的圖像數據中提取出低頻亮度成分，檢測出圖像亮度成分的特征量，校正圖像實際的亮度成分，其中采用與多個高斯函數的積和運算，求出亮度成分分布，其存在由于高斯函數有一定的大小，因此求出多個程度下亮度成分分布的區域要小于原始圖像的缺陷。CN101655976B公開了基于控制點修正的多視角圖像亮度校正方法，是利用輸入的二幅多視角圖像統計亮度直方圖，其存在不能處理SEM設備只提供的一個方向圖像的缺陷。CN104778664A公開了一種圖像亮度校正的方法，是將待校正圖像劃分區域作為當前待校正區域，利用雙線性插值算法確定當前待校正區域中各像素點的校正系數，通過所述當前待校正區域中各像素點的原始亮度值與所述校正系數，確定各像素點校正后的亮度值，并將所述待校正區域向圖像的光學中心收縮，把收縮后的區域再次劃分后作為當前待校正，直到達到預設校正次數為止，其存在校正存在較多的校正次數，并且雙線性插值算法只能實現其內部插值，校正區域小于原始圖像的缺陷。CN107590787A公開了一種掃描電子顯微鏡的圖像畸變校正方法，是針對掃描電子顯微鏡的圖像畸變校正方法，并且利用拍攝標準標靶獲得稀疏圖像像素位置信息及對應的畸變向量樣本集，其存在需要多幅圖像的缺陷。