CN110400279A - 一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法及系统。所述修复方法包括：获取带有扰动信号的样品扫描图像；对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；获取所述最佳修正系数所对应的所述修正后的样品扫描图像的当前热电子释放时产生的释放电压值；根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数‑释放电压值关系；根据所述最佳修正系数‑释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复。采用本发明所提供的修复方法及系统能够消除高温扫描图像出现亮度变化的横条纹，提高高温扫描图像的成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及图片修复领域，特别是涉及一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法及系统。
背景技术
飞机发动机的金属材料工作在几百甚至上千摄氏度，为了研究该类材料的各种性能，需要在扫描电镜真空腔室内对其加热，观察其微观组织结构的变化。扫描电镜在内部高温环境下进行高温观测实验时，利用二次电子探头进行成像，当加热温度接近或超过1000摄氏度时，热电子急剧增加，在一定的电磁干扰下会产生一定规律的干扰扰动，对高温成像产生影响，具体表现为图片出现亮度变化的横条纹，影响成像效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法及系统，以解决高温扫描图像出现亮度变化的横条纹，影响成像效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法，包括：
获取带有扰动信号的样品扫描图像；所述带有扰动信号的样品扫描图像为带有亮白条纹的扫描图像；所述亮白条纹为热电子释放时产生的扰动信号；其中，所述亮白条纹的亮度越高，热电子释放越多，释放电压越大；
对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；
获取所述最佳修正系数所对应的所述修正后的样品扫描图像的当前热电子释放时产生的释放电压值；
根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数-释放电压值关系；
根据所述最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复。
可选的，所述对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数，具体包括：
获取所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹的RGB值；
将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数；所述当前修正系数为放大倍数或缩小倍数；
在当前修正系数下，判断所述亮白条纹是否消失，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；
若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹未消失，返回“将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数”的步骤。
可选的，所述根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数-释放电压值关系，具体包括：
获取多组带有扰动信号的样品扫描图像，并确定多组带有扰动信号的样品扫描图像分别对应的多组最佳修正系数，并获取多组最佳修正系数对应的当前热电子释放时产生的释放电压值；
对所述最佳修正系数以及所述释放电压值进行拟合，确定最佳修正系数-释放电压值关系。
可选的，所述根据所述最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复，具体包括：
获取待修复的样品扫描图像的释放电压值；
根据所述最佳修正系数-释放电压值关系，确定所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数；
根据所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数对所述待修复的样品扫描图像进行修复。
一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复系统，包括：
带有扰动信号的样品扫描图像获取模块，用于获取带有扰动信号的样品扫描图像；所述带有扰动信号的样品扫描图像为带有亮白条纹的扫描图像；所述亮白条纹为热电子释放时产生的扰动信号；其中，所述亮白条纹的亮度越高，热电子释放越多，释放电压越大；
修正模块，用于对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；
释放电压值获取模块，用于获取所述最佳修正系数所对应的所述修正后的样品扫描图像的当前热电子释放时产生的释放电压值；
最佳修正系数-释放电压值关系建立模块，用于根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数-释放电压值关系；
修复模块，用于根据所述最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复。
可选的，所述修正模块具体包括：
RGB值获取单元，用于获取所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹的RGB值；
当前修正系数确定单元，用于将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数；所述当前修正系数为放大倍数或缩小倍数；
第一判断单元，用于在当前修正系数下，判断所述亮白条纹是否消失，得到第一判断结果；
最佳修正系数确定单元，用于若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；
返回单元，用于若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹未消失，返回“将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数”的步骤。
可选的，所述最佳修正系数-释放电压值关系建立模块具体包括：
对组最佳修正系数获取单元，用于获取多组带有扰动信号的样品扫描图像，并确定多组带有扰动信号的样品扫描图像分别对应的多组最佳修正系数，并获取多组最佳修正系数对应的当前热电子释放时产生的释放电压值；
最佳修正系数-释放电压值关系建立单元，用于对所述最佳修正系数以及所述释放电压值进行拟合，确定最佳修正系数-释放电压值关系。
可选的，所述修复模块具体包括：
待修复的样品扫描图像的释放电压值获取单元，用于获取待修复的样品扫描图像的释放电压值；
待修复的样品扫描图像的最佳修正系数确定单元，用于根据所述最佳修正系数-释放电压值关系，确定所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数；
修正单元，用于根据所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数对所述待修复的样品扫描图像进行修复。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法及系统，根据带扰动信号的样品扫描图像的释放电压值以及最佳修正系数，建立最佳修正系数-释放电压值关系，从而基于该最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复，即根据扰动信号所包含的干扰电平变化(释放电压值)的信息自动完成明暗干扰条纹的主动亮度补偿，从而实现图像的主动修复效果，消除了高温扫描图像出现亮度变化的横条纹，提高了高温扫描图像的成像质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法流程图；
图2为本发明所提供的加热到1180℃上未经修复的样品扫描图像示意图；
图3为本发明所提供的随时间变化的热电子释放的电压值变化图；
图4为本发明所提供的扫描电镜在高温下的扫描图像修复系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法及系统，能够消除高温扫描图像出现亮度变化的横条纹，提高高温扫描图像的成像质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法流程图，如图1所示，一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法，包括：
步骤101：获取带有扰动信号的样品扫描图像；所述带有扰动信号的样品扫描图像为带有亮白条纹的扫描图像；所述亮白条纹为热电子释放时产生的扰动信号；其中，所述亮白条纹的亮度越高，热电子释放越多，释放电压越大。
设定扫描电镜真空腔内加热器的加热温度大于700摄氏度，如800摄氏度，1100摄氏度，1300摄氏度或1500摄氏度，将实验样品置于扫描电镜腔内加热，当实际温度达到设定的温度后，使用扫描电镜对其由上到下进行扫描。
利用扫描电镜采集带有扰动信号的样品扫描图像，如图2所示，亮色白条纹即为热电子释放时产生的扰动信号，条纹越亮热电子释放的越多，释放时产生的电压越大。
利用模拟量转化成数字量(Analog/Digital，AD)模块采集热电子释放时产生的电压值，并记录此刻的时间，如图3所示，获取不同的带有亮白条纹的扫描图像的热电子释放的电压值和释放时间。
步骤102：对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数。
所述步骤102具体包括：获取所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹的RGB值；将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数；所述当前修正系数为放大倍数或缩小倍数；在当前修正系数下，判断所述亮白条纹是否消失，若是，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；若否，返回“将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数”的步骤。
获取的多组带有亮色白条纹的图片进行处理，在VC6.0软件中利用C语言代码来读取图片上亮白条纹区域的RGB值，并将读取到的RGB值乘以系数，即将读取到的原始图片上的RGB值放大或缩小相应的倍数，多次修改放大或缩小的系数，直至亮白色干扰条纹消失。
确定每一次修正后的样品扫描图像，直至最佳亮白色干扰条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数。
步骤103：获取所述最佳修正系数所对应的所述修正后的样品扫描图像的当前热电子释放时产生的释放电压值。
步骤104：根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数-释放电压值关系。
所述步骤104具体包括：获取多组带有扰动信号的样品扫描图像，并确定多组带有扰动信号的样品扫描图像分别对应的多组最佳修正系数，并获取多组最佳修正系数对应的当前热电子释放时产生的释放电压值；对所述最佳修正系数以及所述释放电压值进行拟合，确定最佳修正系数-释放电压值关系。
将热电子释放时的释放电压值以及RGB所乘的最佳修正系数分为三组，多次获取不同的数据随机分组，采用前两组RGB值所乘最佳修正系数和对应的释放电压值进行拟合，利用第三组数据对拟合结果进行验证，得到如表1所示结果，表1为本发明所提供的最佳修正系数-释放电压值关系表，如表1所示。
表1
步骤105：根据所述最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复。
所述步骤105具体包括：获取待修复的样品扫描图像的释放电压值；根据所述最佳修正系数-释放电压值关系，确定所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数；根据所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数对所述待修复的样品扫描图像进行修复。
基于表1，后续扫描电镜中每获得一张被热电子干扰的扫描图像时，就能在VC6.0软件利用C语言代码自动将亮色白条纹区域的RGB值乘以该时刻电压所对应的最佳修正系数，修复被干扰的扫描图像。
图4为本发明所提供的扫描电镜在高温下的扫描图像修复系统结构图，如图4所示，一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复系统，包括：
带有扰动信号的样品扫描图像获取模块401，用于获取带有扰动信号的样品扫描图像；所述带有扰动信号的样品扫描图像为带有亮白条纹的扫描图像；所述亮白条纹为热电子释放时产生的扰动信号；其中，所述亮白条纹的亮度越高，热电子释放越多，释放电压越大。
修正模块402，用于对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数。
所述修正模块402具体包括：RGB值获取单元，用于获取所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹的RGB值；当前修正系数确定单元，用于将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数；所述当前修正系数为放大倍数或缩小倍数；第一判断单元，用于在当前修正系数下，判断所述亮白条纹是否消失，得到第一判断结果；最佳修正系数确定单元，用于若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；返回单元，用于若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹未消失，返回“将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数”的步骤。
释放电压值获取模块403，用于获取所述最佳修正系数所对应的所述修正后的样品扫描图像的当前热电子释放时产生的释放电压值。
最佳修正系数-释放电压值关系建立模块404，用于根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数-释放电压值关系。
所述最佳修正系数-释放电压值关系建立模块404具体包括：对组最佳修正系数获取单元，用于获取多组带有扰动信号的样品扫描图像，并确定多组带有扰动信号的样品扫描图像分别对应的多组最佳修正系数，并获取多组最佳修正系数对应的当前热电子释放时产生的释放电压值；最佳修正系数-释放电压值关系建立单元，用于对所述最佳修正系数以及所述释放电压值进行拟合，确定最佳修正系数-释放电压值关系。
修复模块405，用于根据所述最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复。
所述修复模块405具体包括：待修复的样品扫描图像的释放电压值获取单元，用于获取待修复的样品扫描图像的释放电压值；待修复的样品扫描图像的最佳修正系数确定单元，用于根据所述最佳修正系数-释放电压值关系，确定所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数；修正单元，用于根据所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数对所述待修复的样品扫描图像进行修复。
本发明利用AD模块采集经过放大后的扫描电镜内干扰信号，将采集到的信号通过电脑通信口保存到外部的电脑中，通过设计的专用软件同时打开扫描电镜扫描到的图片以及所保存到的扰动数据包，根据扰动数据包内部包含的干扰电平变化的信息自动完成明暗干扰条纹的主动亮度补偿，从而实现图像的主动修复目的，采用本发明所提供的修复方法及系统能够实时修改条状位置的亮度，使得样品扫描图像在700摄氏度以上的高温下依然能够清晰成像。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法，其特征在于，包括：
获取带有扰动信号的样品扫描图像；所述带有扰动信号的样品扫描图像为带有亮白条纹的扫描图像；所述亮白条纹为热电子释放时产生的扰动信号；其中，所述亮白条纹的亮度越高，热电子释放越多，释放电压越大；
对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；
获取所述最佳修正系数所对应的所述修正后的样品扫描图像的当前热电子释放时产生的释放电压值；
根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数-释放电压值关系；
根据所述最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复。
2.根据权利要求1所述的扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法，其特征在于，所述对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数，具体包括：
获取所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹的RGB值；
将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数；所述当前修正系数为放大倍数或缩小倍数；
在当前修正系数下，判断所述亮白条纹是否消失，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；
若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹未消失，返回“将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数”的步骤。
3.根据权利要求1所述的扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法，其特征在于，所述根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数-释放电压值关系，具体包括：
获取多组带有扰动信号的样品扫描图像，并确定多组带有扰动信号的样品扫描图像分别对应的多组最佳修正系数，并获取多组最佳修正系数对应的当前热电子释放时产生的释放电压值；
对所述最佳修正系数以及所述释放电压值进行拟合，确定最佳修正系数-释放电压值关系。
4.根据权利要求3所述的扫描电镜在高温下的扫描图像修复方法，其特征在于，所述根据所述最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复，具体包括：
获取待修复的样品扫描图像的释放电压值；
根据所述最佳修正系数-释放电压值关系，确定所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数；
根据所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数对所述待修复的样品扫描图像进行修复。
5.一种扫描电镜在高温下的扫描图像修复系统，其特征在于，包括：
带有扰动信号的样品扫描图像获取模块，用于获取带有扰动信号的样品扫描图像；所述带有扰动信号的样品扫描图像为带有亮白条纹的扫描图像；所述亮白条纹为热电子释放时产生的扰动信号；其中，所述亮白条纹的亮度越高，热电子释放越多，释放电压越大；
修正模块，用于对所述带有扰动信号的样品扫描图像进行修正，直至所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；
释放电压值获取模块，用于获取所述最佳修正系数所对应的所述修正后的样品扫描图像的当前热电子释放时产生的释放电压值；
最佳修正系数-释放电压值关系建立模块，用于根据所述最佳修正系数以及所述释放电压值建立最佳修正系数-释放电压值关系；
修复模块，用于根据所述最佳修正系数-释放电压值关系对待修复的样品扫描图像进行修复。
6.根据权利要求5所述的扫描电镜在高温下的扫描图像修复系统，其特征在于，所述修正模块具体包括：
RGB值获取单元，用于获取所述带有扰动信号的样品扫描图像上的亮白条纹的RGB值；
当前修正系数确定单元，用于将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数；所述当前修正系数为放大倍数或缩小倍数；
第一判断单元，用于在当前修正系数下，判断所述亮白条纹是否消失，得到第一判断结果；
最佳修正系数确定单元，用于若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹消失，确定修正后的样品扫描图像以及最佳修正系数；
返回单元，用于若所述第一判断结果表示为所述亮白条纹未消失，返回“将所述RGB值进行放大或缩小，确定当前修正系数”的步骤。
7.根据权利要求6所述的扫描电镜在高温下的扫描图像修复系统，其特征在于，所述最佳修正系数-释放电压值关系建立模块具体包括：
对组最佳修正系数获取单元，用于获取多组带有扰动信号的样品扫描图像，并确定多组带有扰动信号的样品扫描图像分别对应的多组最佳修正系数，并获取多组最佳修正系数对应的当前热电子释放时产生的释放电压值；
最佳修正系数-释放电压值关系建立单元，用于对所述最佳修正系数以及所述释放电压值进行拟合，确定最佳修正系数-释放电压值关系。
8.根据权利要求7所述的扫描电镜在高温下的扫描图像修复系统，其特征在于，所述修复模块具体包括：
待修复的样品扫描图像的释放电压值获取单元，用于获取待修复的样品扫描图像的释放电压值；
待修复的样品扫描图像的最佳修正系数确定单元，用于根据所述最佳修正系数-释放电压值关系，确定所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数；
修正单元，用于根据所述待修复的样品扫描图像的最佳修正系数对所述待修复的样品扫描图像进行修复。
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