[發(fā)明專利]一種二維材料的透射電鏡圖像識別、分析方法及系統(tǒng)

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• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112132785A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 吳幸;陳新倩
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發(fā)明涉及一種二維材料的透射電鏡圖像識別、分析方法及系統(tǒng)。所述方法包括獲取二維材料的透射電鏡圖像；將所述透射電鏡圖像中像素大于設定閾值的像素點確定為原子中心；根據(jù)確定原子中心后的透射電鏡圖像和所述二維材料的原子半徑，采用多條等高線的多橢圓擬合法，確定原子位置；根據(jù)所述原子位置將原子進行連接，得到原子結(jié)構(gòu)圖；根據(jù)所述原子結(jié)構(gòu)圖確定所述二維材料的形貌、角度以及鍵長。本發(fā)明從高分辨(掃描)透射電鏡圖像中快速識別二維材料的原子位置，并準確確定二維材料的形貌、角度以及鍵長信息。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及二維材料的透射電鏡圖像分析領域，特別是涉及一種二維材料的透射電鏡圖像識別、分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

后摩爾時代的到來，二維材料因其豐富的物理、化學性質(zhì)在電子器件和光電器件等領域成為研究熱點。借助具有超高分辨率的透射電子顯微鏡對二維材料及器件進行表征，是新型微納器件研究重要一環(huán)。研究者常常需要在某一次的表征實驗中拍攝大量的透射電鏡圖像，但分析這些數(shù)據(jù)得到定量化的數(shù)據(jù)，常常依賴于人眼，此方法耗時長，效率低。

已經(jīng)授權(quán)的專利如“一種適用于連續(xù)高分辨透射電鏡圖像的分析”(CN104820994A)，該方法對連續(xù)的高分辨動態(tài)圖像進行分幀、轉(zhuǎn)化以及相關性處理，可以將原子或原子團簇運動信息轉(zhuǎn)換成可以定量表達的信息。此圖像處理方法側(cè)重于連續(xù)的高分辨透射電鏡圖像分析，但并不適用于獨立實驗的不同區(qū)域的二維材料(掃描)透射電鏡圖像的識別。

因此，迫切需要一種基于(掃描)透射電鏡圖像的識別和分析方法，以實現(xiàn)高效分析高精尖儀器拍攝的海量二維材料的圖像，比如從具有原子分辨率的 (掃描)透射電鏡圖像中快速地識別原子位置，繼而自動生成原子結(jié)構(gòu)圖，對比拍攝圖像和理想結(jié)構(gòu)，并且獲取二維材料局部角度和鍵長的變化統(tǒng)計圖。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種二維材料的透射電鏡圖像識別、分析方法及系統(tǒng)，從高分辨(掃描)透射電鏡圖像中快速識別二維材料的原子位置，并準確確定二維材料的形貌、角度以及鍵長信息。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種二維材料的透射電鏡圖像識別、分析方法，包括：

獲取二維材料的透射電鏡圖像；

將所述透射電鏡圖像中像素大于設定閾值的像素點確定為原子中心；

根據(jù)確定原子中心后的透射電鏡圖像和所述二維材料的原子半徑，采用多條等高線的多橢圓擬合法，確定原子位置；

根據(jù)所述原子位置將原子進行連接，得到原子結(jié)構(gòu)圖；

根據(jù)所述原子結(jié)構(gòu)圖確定所述二維材料的形貌、角度以及鍵長。

可選的，所述獲取二維材料的透射電鏡圖像，之后還包括：

對所述透射電鏡圖像進行濾波處理；所述濾波處理包括高斯濾波法、中值濾波法或BM3D降噪法。

可選的，所述將所述透射電鏡圖像中像素大于設定閾值的像素點確定為原子中心，之前還包括：

對所述透射電鏡圖像的灰度值進行歸一化處理；

根據(jù)歸一化處理后的透射電鏡圖像確定所述設定閾值。

可選的，所述根據(jù)確定原子中心后的透射電鏡圖像和所述二維材料的原子半徑，采用多條等高線的多橢圓擬合法，確定原子位置，具體包括：

將所述確定原子中心后的透射電鏡圖像進行劃分，得到多個待分析區(qū)域；

將所述待分析區(qū)域中亮度值最大的像素點確定為初步識別原子位置；

根據(jù)所述初步識別的原子位置和所述二維材料的原子半徑，采用多條等高線的多橢圓擬合法，確定所述原子位置。