[發明專利]校正粒子衍射圖像圖案中心和歐拉角的方法、系統及介質

有效

• 申請號: 202011064748.X
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112213339B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 施奇偉;張豐果;但承益;鐘圣怡;陳哲;王浩偉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N23/2055
• 分類號: G01N23/2055
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種校正粒子衍射圖像圖案中心和歐拉角的方法、系統及介質。所需數據包括粒子衍射得到的晶體的實驗衍射花樣，以及所述晶體所對應的標準圖案；校正方法是將所述標準圖案與所述實驗衍射花樣配準，配準過程中通過目標函數來表征所述標準圖案與所述實驗衍射花樣的差別，以歐拉角和圖案中心的坐標為所尋求的參數，最小化所述目標函數以至收斂，得到校正后的圖案中心和歐拉角。本發明實現簡單，魯棒性高，計算速度快，處理單張實驗衍射花樣耗時在秒級，精度比現有軟件高3?5倍，且可方便的應用于多種衍射實驗領域。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，具體地，涉及一種校正粒子衍射圖像圖案中心和歐拉角的方法、系統及介質。

背景技術

粒子衍射技術包含X射線衍射，電子背散射衍射，透射電子衍射，中子衍射等。各種衍射技術以其非破壞性、易于自動化、高分辨率、高速度和豐富的觀測結果，在各種工程材料檢測和學術研究得到了廣泛的應用。在掃描電子顯微鏡(SEM)中，入射于樣品上的電子束與樣品作用產生幾種不同效應，其中之一就是在每一個晶粒內規則排列的晶格面上產生衍射。其中的電子背散射衍射技術(EBSD)裝備小巧，能快速給出晶體種類、取向、晶粒大小、變形程度等信息，是材料、地質等領域廣泛應用的技術。本說明書以電子背散射衍射技術為例，介紹本發明分析粒子衍射數據的體系、原理與優勢。

電子背散射衍射技術中，電子束經過加速，射入樣品表面，經過與樣品組成原子的復雜作用，最終有部分電子射出樣品表面，且電子出射的角度和樣品晶面間距符合布拉格衍射方程，從而在屏幕上形成特征性的電子衍射圖案，亦稱菊池圖、衍射花樣。可參考專利文獻CN105651792A公開的一種掃描電鏡中透射電子菊池衍射裝置及分析方法。

菊池圖的位置、方向與六個參數最為密切，分別是表征晶體坐標系與樣品坐標系相對轉動的三個歐拉角，和作用體積相對于屏幕的三維空間坐標(圖案中心，見圖1)。歐拉角可以表征晶體材料的局部變形和旋轉，但目前業界EBSD探測歐拉角有著0.5°左右的誤差，從而限制了其展現樣品精細結構的能力。圖案中心是重要的幾何參數，其精確度對EBSD觀測數據的準確性有著很大的影響。業界存在一些校正EBSD、測量圖案中心的方法，但該類方法或依賴于特定的硬件，例如在屏幕前加圓形罩子，從而影響菊池圖的質量；或依賴于繁瑣的優化算法，耗時長計算量大，且精確度并未達到最優。因此，急需一種簡單易行且精確的校正粒子衍射圖像圖案中心和歐拉角的方法。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種校正粒子衍射圖像圖案中心和歐拉角的方法、系統及介質。

根據本發明提供的一種校正粒子衍射圖像圖案中心和歐拉角的方法，包括：

圖案獲取步驟：獲取通過粒子衍射得到的晶體的實驗衍射花樣，以及通過計算模擬獲取所述晶體所對應的標準圖案；

配準步驟：將所述標準圖案與所述實驗衍射花樣配準，配準過程中通過目標函數來表征所述標準圖案與所述實驗衍射花樣的差別，以歐拉角和圖案中心的坐標為所尋求的參數，最小化所述目標函數以至收斂，得到校正后的圖案中心和歐拉角。

優選地，所述參數的數量為六個：三個歐拉角和圖案中心的三維坐標。

優選地，還包括：

低通濾波步驟：將整個衍射實驗所掃描的所述實驗衍射花樣的多個圖案中心集齊，將圖案中心通過低通過濾器處理。

優選地，還包括：

重復配準步驟：固定低通濾波得到的校正后的圖案中心，僅將歐拉角作為變量重新進行配準。

優選地，所述粒子衍射包括電子背散射衍射，透射電子衍射，X射線衍射或中子衍射。

優選地，所述電子衍射包括電子背散射衍射EBSD和透射電子衍射TKD；