[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

本發明涉及大氣觀察設備技術領域，具體公開了一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，包括：樣品制備、透射電子顯微鏡觀察、去模糊處理、誤差補償和調節倍數；本發明通過采用直接采樣法，將大氣粒子采樣在銅網上，通過透射電子顯微鏡對銅網進行觀察，形成透射電子顯微鏡圖像，同時利用卷積神經網絡對圖像進行學習，通過生成對抗網絡對透射電子顯微鏡圖像進行去模糊處理，提高畫面清晰度，同時利用誤差補償，對圖像進行誤差補償，減小因透射電子顯微鏡本身的誤差給觀測結果帶來的影響，此外通過計算機編程調節透射電子顯微鏡的提高倍率，來根據需要觀察大氣粒子的類型和數量，從而便于提高觀察效率和準確性。

技術領域

本發明屬于大氣粒子觀察技術領域，具體涉及一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡。

背景技術

大氣微粒，又稱大氣粒子，指懸浮在大氣中的固態質點或液態小滴等物質。除由水汽變成的水滴和冰晶外，主要指大氣塵埃和懸浮在空氣中的其他雜質；來自流量在空氣中燃燒后產生的宇宙塵埃；地面燃燒所產生的煙粒；或被風卷塵土；海洋中浪花濺起在空中蒸發后留下的鹽粒子；火山爆發后留在空氣中的燃燒產物；由細菌，動物呼出的病毒，植物花粉等所組成的有機灰塵等。

在公開號為CN104142289A的中國專利中，提到了一種大氣粒子的在線監視系統，它包括一倒置光學顯微鏡，倒置光學顯微鏡配備有一CCD相機，在倒置光學顯微鏡的載物臺上設置一樣品通道，樣品通道為一由蓋玻片制成的盒體，在盒體相對的兩側分別開設有一樣品進口和一樣品出口，所迷樣品進口通過一采樣管連接一PM2.5旋風分離器，樣品出口通過另一采樣管連接一流量控制器的氣流入口，流量控制器的氣流出口連接一采樣泵，本發明能夠利用高倍光學顯微鏡觀測大氣粒子的形態特征，并能夠通過CCD相機及相關軟件分析并統計圖像所獲取的不同大小及形態的顆粒物的數量，能同時實現顆粒物形態特征的觀察及種類和數量的統計，實用性強，且設備簡單易操作，自動化程度高，人力成本低，特別適用于實驗室研究及外場觀測，上述方案中的顯微鏡存在局限性，無法根據需要來調控觀察畫面，其畫面往往存在模糊性，觀察效果差，無法去噪，從而會影響到大氣粒子觀察準確性。

對此，發明人提出一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，用以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于計算機圖像處理的大氣粒子觀察顯微鏡，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。