[發明專利]基于4D STEM圖像序列的三維重構方法和裝置

在審

• 申請號: 202211614713.8
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN115963129A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 張大梁;周金飛;韋妮旎;王雨嬌
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N23/20008
• 分類號: G01N23/20008;G06T17/00;G06T7/557;G06T5/00;G06T5/10;G01N23/20058;G01N23/2055;G01N23/207
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 馮亞娥;楊倩

1.一種基于4D?STEM圖像序列的三維重構方法，其特征在于，包括：

在掃描透射成像模式下，對包含樣品的實空間在多個探針位置進行會聚電子束掃描；

針對每一個所述探針位置，同步收集設定范圍內的不同散焦深度的多組逐點會聚束電子衍射(CBED)圖像數據，其中，所述樣品至少部分區域位于所述設定范圍內；

循環執行下述步驟N1和N2，直至得到滿足預設收斂條件的三維結構：

N1：利用確定出的不同散焦深度的層間距、會聚電子束的會聚角和不同探針位置收集到的屬于同一散焦深度的逐點CBED圖像數據，獲取不同散焦的圖層圖像；

N2：利用不同散焦的圖層圖像構建所述樣品的當前三維結構，并對所述當前三維結構進行評估，在評估結果指示所述當前三維結構滿足預設的收斂條件的情況下，確定所述當前三維結構為所述樣品的三維結構；否則，調整不同散焦深度的層間距，并執行步驟N1。

2.根據權利要求1所述的三維重構方法，其特征在于，

通過電子顯微鏡像素陣列探測器執行收取設定范圍內的不同散焦深度的多組逐點CBED圖像數據的步驟。

3.根據權利要求1所述的三維重構方法，其特征在于，還包括：

按照電子束掃描坐標，將在不同探針位置收集到的屬于同一散焦深度的逐點CBED圖像數據組成衍射盤圖像；

所述獲取不同散焦的圖層圖像，包括：

針對每一個所述散焦深度的衍射盤圖像，確定所述衍射盤圖像包括的像素圖像；

利用確定出的不同散焦深度的層間距、會聚電子束的會聚角和多個所述衍射盤圖像包括的像素圖像，計算所述衍射盤圖像所包含的像素圖像相對中心的位移量；

根據所述位移量，位移所述像素圖像；

通過處理位移后的像素圖像，得到不同散焦的圖層圖像。

4.根據權利要求3所述的三維重構方法，其特征在于，所述處理位移后的像素圖像，包括：

對位移后的像素圖像上的像素點進行加和及投影處理，以得到由多個所述衍射盤圖像所對應的散焦圖像構成的散焦圖像序列；

將所述散焦圖像序列中每相鄰兩個散焦圖像進行像素點差值處理；

按照預設的圖像閾值，對像素點差值處理后的散焦圖像序列進行分割，得到不同散焦的當前圖層圖像。

5.根據權利要求1至4任一所述的三維重構方法，其特征在于，所述對所述當前三維結構進行評估，包括：

利用構建的所述當前三維結構的各個方向投影圖以及所述三維結構的各個圖層圖像的像素強度，判斷所述三維結構是否滿足收斂條件。

6.根據權利要求3所述的三維重構方法，其特征在于，還包括：

將所述逐點CBED圖像數據包括的負數像素值置零，并對所述逐點CBED圖像數據進行歸一化處理；

所述將在不同探針位置收取到的屬于同一散焦深度的逐點CBED圖像數據組成衍射盤圖像，包括：

將屬于同一散焦深度的歸一化處理后的不同探針位置的逐點CBED圖像數據組成衍射盤圖像。

7.根據權利要求4所述的三維重構方法，其特征在于，所述將在不同探針位置收取到的屬于同一散焦深度的逐點CBED圖像數據組成衍射盤圖像，包括：

針對每一個散焦深度的逐點CBED圖像數據，按照所述逐點CBED圖像數據中各個像素點的像素強度，將所述逐點CBED圖像數據轉化為圖像域積分圖像；

將不同散焦深度的逐點CBED圖像數據轉化出的圖像域積分圖像組成衍射盤圖像。

8.根據權利要求3或6所述的三維重構方法，其特征在于，在所述組成衍射盤圖像之后，還包括：

對所述衍射盤圖像進行邊沿提取，得到樣品輪廓，將所述樣品輪廓添加到所述收斂條件。