[發明專利]一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡

在審

• 申請號: 202310634498.6
• 申請日: 2023-05-31
• 公開（公告）號: CN116642807A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 陶星宇;汪小桐;郭浩然;吳昊
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/02;G01N15/10;G01N23/04;G01N23/20058;G06T5/00;G06N3/0464;G06N3/0475;G06N3/094
• 代理公司: 北京精翰專利代理有限公司 11921
• 代理人: 魯佳

1.一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，其特征在于，所述觀察方法包括以下步驟：

S1、樣品制備，將大氣粒子樣品采樣并收集在銅網上；

S2、透射電子顯微鏡觀察，將粘有大氣粒子的銅網放在透射電子顯微鏡下觀察；

S3、去模糊處理，采用卷積神經網絡對圖像進行學習，通過生成對抗網絡對圖像進行去模糊處理；

S4、誤差補償，對透射電子顯微鏡測量誤差進行補償，得到完整精確畫面；

S5、調節倍數，通過計算機編程調節透射電子顯微鏡的提高倍數。

2.根據權利要求1所述的一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，其特征在于：所述樣品采用方法為濾膜集塵超聲波分散法、超薄切片法、冷凍斷裂法和直接采樣法中的一種或多種。

3.根據權利要求2所述的一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，其特征在于：所述直接采樣法將帶有支持膜的銅網(200目或400目)放在帶有沖擊器的采樣器中采樣，大氣粒子物直接沉降在銅網上，采樣時間取決于大氣粒子濃度的等情況，以銅網上采集到分布合適的顆粒物為準。

4.根據權利要求1所述的一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，其特征在于：S2中觀察利用透射電子顯微鏡圖像和選區電子衍射(SAED)可獲得顆粒物的形態、尺寸和結構信息；利用透射電子顯微鏡的能譜儀，可以對原子序數大于11(Na元素)的元素進行定量分析，對于帶有超小或“無”窗口探頭的能譜儀，可以探測到比B(硼)重的元素，對于顆粒物種類的辨別，要綜合分析相關的透射電子顯微鏡圖像，SAED花樣和化學成分，根據三者信息綜合判斷。

5.根據權利要求2所述的一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，其特征在于：通過所述卷積神經網絡學習，組成兩個模塊，利用生成對抗網絡，對兩個模塊網絡訓練后，通過殘差學習中的跳躍連接方式，對輸入圖像與網絡的輸出的噪聲圖像的殘差信息相減，最終得到去噪后的圖像。

6.根據權利要求1所述的一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，其特征在于：所述透射電子顯微鏡的高提高倍率下可直接觀察到單晶硅晶格標準器的晶面間距，對硅晶面間距的高分辨透射電子顯微鏡圖像進行二維離散傅里葉變換，得到相應的衍射圖像，在灰度值譜圖上，以中心斑點為對稱點，量取兩個以上斑點之間的距離，從而得到兩個衍射斑點間的距離作為評定長度，其倒數為晶面間距，同一評定長度重復測量10次，計算10次測量值的算術平均值作為評定長度L，被測標準器的硅晶面間距d＝N/L。

7.根據權利要求6所述的一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，其特征在于：所述透射電子顯微鏡長度測量誤差補償公式：

式中，s為透射電鏡長度測量誤差；d_i為第i次測量的平均硅晶面間距測得值；為測得值的算術平均值；n為測量次數，對誤差進行補償，得到完整畫面。

8.根據權利要求6所述的一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，其特征在于：通過計算機編程控制提高透射電子顯微鏡倍率和提高分辨率用于觀察大氣粒子的類型，通過計算機編程控制減小透射電子顯微鏡倍率用于觀察整個畫面中的大氣粒子總量。