CN108226205B - 一种离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正方法，其步骤为：采用一次离子束或电子束直接逐行扫描固体样品获取离子或电子扫描成像图像源图像；根据温度变化，获取离子或电子扫描成像图像漂移图像，建立离子或电子扫描成像图像随温度漂移的漂移模型；通过对漂移模型处理，获得离子或电子扫描成像图像的校正模型，结合温度变化曲线，校正漂移图像；对该自适应校正办法进行评价。

Description

一种离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正方法
技术领域
本发明涉及一种离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正方法。
背景技术
离子或电子扫描成像，可以观测到微米甚至纳米级尺度的元素，同位素及表面形态信息，其广泛应用在地球科学与环境科学领域当中。但是，由于成像尺度可以达到微米以下，微小的温度扰动都会造成成像系统的漂移，引起图像的模糊。现有的图像模糊消除办法，或者是采用机械补偿法直接改变成像器件的位移，或者是采用去卷积的办法对图像进行后期处理的被动图像式像移补偿法。然而，这些办法或者是在硬件上较难实现，或者是非直接的被动补偿办法。其复原处理结果都不是理想的。
发明内容
为了解决以上的技术问题，提供了一种离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正方法。
该方法的步骤为：
第一步：采用一次离子束或电子束直接逐行扫描固体样品，产生的二次离子信号、二次电子信号、背散射电子信号及阴极发光信号中的一种或多种成像信号输入到计算机并被存储为成像图像漂移图像。建立图像随温度漂移的漂移模型为：
g(x,y)=f(x,y)*h(x,y) （1）
h(x,y)= h1(x,y)+ h2(x,y) +h3(x,y) （2）
其中：
f(x,y)为源图像；h(x,y)为漂移过程；g(x,y)为漂移后的图像；
h1(x,y)为温度漂移造成样品台装置移动而带来的图像漂移变量；
h2(x,y)为温度漂移造成的扫描发生器中扫描基准电压漂移而带来的图像漂移变量；
h3(x,y)为温度漂移造成的聚焦离子束或电子束的聚焦电压的改变，产生成像焦平面的变化而带来的图像漂移变量。
第二步：建立测温系统分别测量三部分的温度漂移，获得温度曲线与h1(x,y)，h2(x,y)，h3(x,y)的关系；
建立的图像校正模型为：
f`(x,y)= g(x,y)/h(x,y) （3）
f`(x,y)为校正后的图像，h(x,y)为漂移过程，g(x,y)为漂移图像。
第三步：对该自适应校正办法进行评价。分为两种情况：
（1）如果可以获得更高空间分辨的离子扫描图像或电子扫描图像的f0(x,y)来表征f(x,y)。则采用对校正后的图像f`(x,y)与表征的源图像f0 (x,y)的偏差进行统计来评价方法。
（2）如果无法获得更高空间分辨的离子扫描图像或电子扫描图像的来替代f(x,y)。则直接对f`(x,y)的灰度梯度进行计算来表征清晰度来评价方法。
本发明的技术效果是：直接建立温度变化与离子或电子扫描成像图像漂移之间的关系模型，从而主动的对图像漂移进行补偿，提高图像漂移校正的效果。
附图说明
图1：离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正方法流程示意图；
图2：图像偏移样品台扰动分量与温度关系示意图；
图3：离子流监测示意图
图4：颗粒样品元素二次离子图像漂移图像
图5：颗粒样品元素二次离子图像校正后的图像。
具体实施方式
为了解决上述问题，本发明公开了一种离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正方法，具体过程如下：
(1) 采用一次离子束或电子束直接逐行扫描固体样品，产生的二次离子信号、二次电子信号、背散射电子信号及阴极发光信号中的一种或多种成像信号输入到计算机并被存储。
(2) 获取离子或电子扫描成像图像漂移图像。建立图像随温度漂移的漂移模型为：
g(x,y)=f(x,y)*h(x,y) （1）
h(x,y)= h1(x,y)+ h2(x,y) +h3(x,y) （2）
其中：
f(x,y)为源图像；h(x,y)为漂移过程；g(x,y)为漂移后的图像；
h1(x,y)为温度漂移造成样品台装置移动而带来的图像漂移变量；
h2(x,y)为温度漂移造成的扫描发生器中扫描基准电压漂移而带来的图像漂移变量；
h3(x,y)为温度漂移造成的聚焦离子束或电子束的聚焦电压的改变，产生成像焦平面的变化而带来的图像漂移变量。
(3) 建立测温系统分别测量三部分的温度漂移，获得温度曲线与h1(x,y)，h2(x,y)，h3(x,y)的关系，例如图2显示的是样品台装置移动而带来的图像漂移变量与温度的关系；
建立的图像校正模型为：
f`(x,y)= g(x,y)/h(x,y) （3）
f`(x,y)为校正后的图像（图4），h(x,y)为漂移过程，g(x,y)为漂移图像（图5）。
(4)对该自适应校正办法进行评价。分为两种情况：
a. 如果可以获得更高空间分辨的离子扫描图像或电子扫描图像f0(x,y)来表征f(x,y)。则采用对校正后的图像f`(x,y)与表征的源图像f0(x,y)的偏差进行统计来评价方法：首先计算校正后的图像f`(x,y)与表征源图像f0(x,y)灰度值的偏差，其次考虑到在获得源图像f(x,y)与表征源图像f0(x,y)时离子束或电子束的差别造成的灰度偏差，在扫描获得f(x,y)与f0(x,y)时都对离子流或电子束进行了监测。其偏差值公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(4)
其中M，N为像素值，B1与B0分别为在扫描获得f (x,y)与表征源图像f0(x,y)时的离子束流或电子束强度。RE（relative error）为两者灰度值的相对偏差，这个值越小说明评价越高。
b. 如果无法获得更高空间分辨的离子扫描图像或电子扫描图像的来替代f(x,y)。则直接对f`(x,y)的灰度梯度进行计算来表征清晰度来评价方法。

Claims (4)

1.一种离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正办法，其特征在于，该自适应校正办法的步骤为：
第一步：采用一次离子束或电子束直接逐行扫描固体样品，产生的成像信号输入到计算机并被存储为漂移图像，建立样品台装置漂移、扫描发生器中扫描基准电压漂移、聚焦离子束或电子束聚焦电压漂移与离子或电子扫描成像漂移图像间的漂移模型，其图像随温度漂移的漂移模型为：
设源图像为f(x,y)，经过温度漂移过程h(x,y)后，获得漂移图像为g(x,y)，这一过程用以下方程表示
g(x,y)＝f(x,y)*h(x,y) (1)
其中，温度漂移过程h(x,y)＝h1(x,y)+h2(x,y)+h3(x,y)：
h1(x,y)为温度漂移造成样品台装置移动而带来的图像漂移变量；
h2(x,y)为温度漂移造成的扫描发生器中扫描基准电压漂移而带来的图像漂移变量；
h3(x,y)为温度漂移造成的聚焦离子束或电子束的聚焦电压的改变，产生成像焦平面的变化而带来的图像漂移变量；
第二步：通过对漂移模型处理，获得离子或电子扫描成像图像的校正模型，结合温度变化曲线，校正图像,其图像校正模型为：
f`(x,y)＝g(x,y)/h(x,y) (2)
f`(x,y)为校正后的图像，h(x,y)为漂移过程，g(x,y)为漂移图像；
第三步：对该自适应校正办法进行评价：如果可以获得更高空间分辨的扫描图像，则采用对校正后的图像与更高空间分辨的偏差进行统计来评价方法；如果无法获得更高空间分辨的扫描图像，则直接对校正后的图像的灰度梯度进行计算表征清晰度来评价方法。
2.根据权利要求1所述的离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正办法，所述的成像信号是二次离子信号、二次电子信号、背散射电子信号及阴极发光信号中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正办法，其特征在于，所述的温度漂移过程h(x,y)的获得包括：建立测温系统分别测量三部分的温度漂移，来获得温度曲线与h1(x,y)，h2(x,y)，h3(x,y)的关系。
4.根据权利要求3所述的离子或电子扫描成像图像漂移的自适应校正办法，其特征在于，所述自适应校正办法的评价方法包括：如果获得更高空间分辨扫描图像f0(x,y)来表征f(x,y)，则采用对校正后的图像f`(x,y)与表征的源图像f0(x,y)的偏差进行统计来评价方法：首先计算校正后的图像f`(x,y)与表征源图像f0(x,y)灰度值的偏差，其次考虑到在获得源图像f(x,y)与表征源图像f0(x,y)时离子束或电子束的差别造成的灰度偏差，在扫描获得f(x,y)与f0(x,y)时都对离子流或电子束进行了监测,其偏差值公式为：
Figure FDA0002205330650000021
其中M，N为像素值，B1与B0分别为在扫描获得f(x,y)与表征源图像f0(x,y)时的离子束或电子束流强度；RE(relative error)为两者灰度值的相对偏差，这个值越小说明评价越高；
如果无法获得更高空间分辨的离子扫描图像或电子扫描图像的来替代f(x,y),则直接对f`(x,y)的灰度梯度进行计算来表征清晰度来评价方法。
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