[發(fā)明專利]獲取原子成像中的原子位置的方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011008851.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112116581B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白雪冬;周鑫;陳潘;許智;廖磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院物理研究所
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/136;G06T7/70
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

1.一種透射電鏡圖像分析方法，包括：

獲取材料的透射電鏡原始圖像；

根據(jù)所述原始圖像的每個(gè)圖像像素的圖像像素值，獲得所述原始圖像中的亮斑的輪廓數(shù)據(jù)，所述輪廓數(shù)據(jù)限定其外邊界以及中心點(diǎn)位置；

根據(jù)所述輪廓數(shù)據(jù)中的外邊界以及中心點(diǎn)位置，獲取所述原始圖像中包含有所述亮斑的區(qū)域的像素值，

擬合獲得所述亮斑的中心點(diǎn)精確位置，得到所述亮斑對(duì)應(yīng)的亮原子的中心位置；

其中所述擬合獲得所述亮斑的中心點(diǎn)精確位置包括：設(shè)定擬合模型為圓形高斯函數(shù)，以所述包含有所述亮斑的區(qū)域內(nèi)的像素值為數(shù)據(jù)并用擬合函數(shù)獲得所述擬合模型的待定參數(shù)，其中所述圓形高斯函數(shù)為：

其中x₀和y₀為待擬合的所述亮斑的中心點(diǎn)精確位置，Amp為高斯函數(shù)的振幅，σ為所述亮斑的面積參量，offset為所述亮斑的中心點(diǎn)在所述原始圖像中的平移參量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括對(duì)原始圖像的預(yù)處理步驟以用于獲得清晰的所述亮斑的輪廓，其中，所述預(yù)處理步驟包括：

對(duì)所述原始圖像進(jìn)行對(duì)比度運(yùn)算并獲得均衡圖像；

對(duì)所述均衡圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算并獲得平滑圖像；

對(duì)所述平滑圖像進(jìn)行閾值分割運(yùn)算并獲得閾值分割圖像；以及

對(duì)所述閾值分割圖像進(jìn)行腐蝕運(yùn)算以及膨脹運(yùn)算并獲得預(yù)處理后的原始圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中

在對(duì)所述原始圖像進(jìn)行對(duì)比度運(yùn)算并獲得均衡圖像的步驟中采用可限制對(duì)比度的自適應(yīng)均衡化函數(shù)進(jìn)行均衡，其中目標(biāo)像素點(diǎn)的像素值由所述自適應(yīng)均衡化函數(shù)運(yùn)算并更新，且所述更新由所述目標(biāo)像素點(diǎn)以及其近鄰像素點(diǎn)的像素值共同決定。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中

在對(duì)所述原始圖像進(jìn)行對(duì)比度運(yùn)算并獲得均衡圖像的步驟中采用以下函數(shù)的一種：伽馬變換函數(shù)、線性變換函數(shù)、直方圖正規(guī)化函數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在對(duì)所述均衡圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算并獲得平滑圖像的步驟中采用以下函數(shù)的一種：高斯模糊函數(shù)、均值濾波函數(shù)、中值濾波函數(shù)、自定義濾波函數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中

所述獲得原始圖像中的亮斑的輪廓數(shù)據(jù)的過(guò)程還包括：按照所述輪廓的面積分布設(shè)定篩選閾值，以剔除距離所述輪廓的面積分布中心偏差較大的輪廓數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述擬合函數(shù)采用最小二乘曲線擬合法。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：

依據(jù)多個(gè)相鄰的所述亮原子的中心位置以及所述材料的晶格種類，獲得其他原子的中心位置。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述獲得其他原子的中心位置的步驟包括：

建立kd-tree樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并建立每一個(gè)亮原子與其近鄰亮原子的映射；

依據(jù)所述材料的晶格結(jié)構(gòu)關(guān)系以及多個(gè)近鄰亮原子的中心點(diǎn)精確位置計(jì)算所述多個(gè)近鄰亮原子之間的其他原子的預(yù)估中心點(diǎn)位置；

依據(jù)所述預(yù)估中心點(diǎn)位置，提取所述原始圖像中相應(yīng)區(qū)域的像素值，擬合獲得所述其他原子的中心點(diǎn)精確位置，其中，所述擬合獲得所述其他原子的中心點(diǎn)精確位置包括：

設(shè)定擬合模型為圓形高斯函數(shù)，以所述區(qū)域內(nèi)的像素值為數(shù)據(jù)并用擬合函數(shù)獲得所述擬合模型的待定參數(shù)，其中所述圓形高斯函數(shù)為：

其中x₀和y₀為待擬合的所述亮斑的中心點(diǎn)精確位置，Amp為高斯函數(shù)的振幅，σ為所述亮斑的面積參量，offset為所述亮斑的中心點(diǎn)在所述原始圖像中的平移參量。

10.一種透射電鏡圖像分析裝置，包括存儲(chǔ)器和處理器，其中所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-9之一所述的方法。

11.一種計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，其上儲(chǔ)存有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-9之一所述的方法。