CN117640853B - 自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法及相关产品 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法及相关产品。所述方法包括：将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度；获取所述扫描电镜在所述预调亮度和所述预调对比度下采集的目标电镜图像；基于所述目标电镜图像计算灰度直方图；根据所述目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长；以及根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度。利用本申请的方案，可以快速调节扫描电镜图像的亮度和对比度，并提高扫描电镜采集的图像质量。

Description

自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法及相关产品

技术领域

本申请一般涉及图像处理技术领域。更具体地，本申请涉及一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法、系统及设备。进一步地，本申请还涉及一种扫描电镜和一种计算机可读存储介质。

背景技术

扫描电镜是用于样品形貌表征，成分分析的高精尖仪器，例如现代先进的场发射扫描电镜的分辨率已经达到1纳米，通过扫描电镜能够帮助科研人员及技术工作者探索揭秘丰富的微观世界。在扫描电镜工作过程中，其通过高能电子束作用在样品上，激发样品中的信号电子，接着经由探测器接收该信号电子，通过信号处理并调制显示器上像素发光。由于电子束斑直径是纳米级别，而显示器的像素是100微米以上，这个100微米以上像素所发出的光，就代表样品上被电子束激发的区域所发出的光，实现样品上物点的放大，从而实现扫描电镜图像采集。

通过扫描电镜采集一张清晰的扫描电镜图像，除了针对各种样品做出工作条件的优化之外，主要依赖于操作人员的经验。如果不能按照正确的方法去操作使用，即便扫描电镜具备再强大的功能，也不能发挥出仪器的价值，甚至会损坏样品和仪器本身。传统扫描电镜通过操作面板配置高低倍切换，放大缩小，聚焦，对比度，亮度，相散调节以及扫描模式切换、照相、活动画面控制等功能按钮。其中，在使用扫描电镜观察样品时，亮度和对比度的调节最为频繁，目前通常是依赖人眼观察，通过手动方式不断调节亮度、对比度按钮，才可能获得理想图像。然而，人眼观察的精度较低，使得获得的扫描电镜图像质量欠佳，并且通过手动方式不断反复调节，不仅耗时长、甚至会损坏样品和仪器。

有鉴于此，亟需提供一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方案，以便快速调节扫描电镜图像的亮度和对比度，提高扫描电镜采集的图像质量。

发明内容

为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本申请在多个方面中提出了自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方案。

在第一方面中，本申请提供一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法，包括：将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度；获取所述扫描电镜在所述预调亮度和所述预调对比度下采集的目标电镜图像；基于所述目标电镜图像计算灰度直方图；根据所述目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长；以及根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度。

在一个实施例中，其中将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度包括：使用所述扫描电镜预先采集电镜图像并计算预先采集的电镜图像的灰度直方图；以及根据所述预先采集的电镜图像的灰度直方图将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态，以获得所述预调亮度和所述预调对比度。

在另一个实施例中，其中根据所述预先采集的电镜图像的灰度直方图将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态，以获得所述预调亮度和所述预调对比度包括：根据所述预先采集的电镜图像的灰度直方图判断所述预先采集的电镜图像的图像类别；以及基于所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态，以获得所述预调亮度和所述预调对比度。

在又一个实施例中，其中所述预先采集的电镜图像的图像类别至少包括过暗图像、常规过曝图像和特殊过曝图像，并根据所述预先采集的电镜图像的灰度直方图判断所述预先采集的电镜图像的图像类别包括：响应于所述预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值均小于第一预设灰度，判断所述预先采集的电镜图像的图像类别为过暗图像；响应于所述预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值均大于第二预设灰度，判断所述预先采集的电镜图像的图像类别为常规过曝图像；或者响应于所述预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值、灰度最大值分别位于预设灰度范围的第一端点和第二端点且所述预设灰度范围的第一端点或第二端点处对应所述预先采集的电镜图像的灰度直方图的峰值，判断所述预先采集的电镜图像的图像类别为特殊过曝图像。

在又一个实施例中，其中基于所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态，以获得所述预调亮度和所述预调对比度包括：基于所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图对所述扫描电镜的亮度和对比度进行预先调节，直至所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图移动至相应预设位置，以将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态；以及将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态时对应的亮度和对比度作为所述预调亮度和所述预调对比度。

在又一个实施例中，其中根据所述目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长包括：根据所述目标电镜图像的灰度直方图判断所述目标电镜图像的图像类别；以及基于所述目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。

在又一个实施例中，其中所述目标电镜图像的图像类别包括过亮图像、过暗图像、常规图像、过度图像和理想图像，并且根据所述目标电镜图像的灰度直方图判断所述目标电镜图像的图像类别包括：响应于所述目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值位于所述预设灰度范围的第一端点且所述预设灰度范围的第一端点处对应所述目标电镜图像的灰度直方图的峰值，判断所述目标电镜图像的图像类别为过暗图像；响应于所述目标电镜图像的灰度直方图的灰度最大值位于所述预设灰度范围的第二端点且所述预设灰度范围的第二端点处对应所述目标电镜图像的灰度直方图的峰值，判断所述目标电镜图像的图像类别为过亮图像；响应于所述目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于所述预设灰度范围的第一端点和第二端点且所述预设灰度范围的第一端点和第二端点处对应所述目标电镜图像的灰度级像素个数均大于预设峰值，判断所述目标电镜图像的图像类别为过度图像；响应于所述目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于所述预设灰度范围的第一端点和第二端点且所述预设灰度范围的第一端点和第二端点处对应所述目标电镜图像的灰度级像素个数均小于所述预设峰值，判断所述目标电镜图像的图像类别为理想图像；或者响应于所述目标电镜图像的图像类别不属于过亮图像、过暗图像、过度图像或理想图像，判断所述目标电镜图像的图像类别为常规图像。

在又一个实施例中，其中基于所述目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长包括：设置多个目标阈值范围并设置每个所述目标阈值范围下对应的步长倍数；基于所述目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图判断所属目标阈值范围和相应步长倍数；以及根据相应步长倍数计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。

在又一个实施例中，其中根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度包括：根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，直至调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态；以及将所述调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态时对应的亮度和对比度作为所述目标亮度和所述目标对比度。

在又一个实施例中，所述方法还包括：响应于调节后的目标电镜图像的灰度直方图发生位移变化，基于所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度进行调节，以获得所述目标亮度；或者响应于调节后的目标电镜图像的灰度直方图发生形状变化，基于所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调对比度进行调节，以获得所述目标对比度。

在又一个实施例中，所述方法还包括：响应于多次调节后的目标电镜图像的灰度直方图未发生变化，增大所述目标调节步长；以及根据增大后的调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得所述目标亮度和所述目标对比度。

在又一个实施例中，所述方法还包括：重复调节所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度，以计算将所述目标电镜图像的灰度直方图一步调节至所述理想状态所对应的目标电压值；以及根据所述目标电压值对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得所述目标亮度和所述目标对比度。

在第二方面中，本申请提供一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的系统，包括：预先调节模块，其用于将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度；图像获取模块，其用于获取所述扫描电镜在所述预调亮度和所述预调对比度下采集的目标电镜图像；直方图计算模块，其用于基于所述目标电镜图像计算灰度直方图；步长计算模块，其用于根据所述目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长；以及调节模块，其用于根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度。

在第三方面中，本申请提供一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的设备，包括：处理器；以及存储器，其中存储有自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的程序指令，当所述程序指令由所述处理器执行时，使得所述设备实现前述第一方面中的多个实施例。

在第四方面中，本申请提供一种扫描电镜，包括：前述第二方面中的实施例所述的系统；或者前述第三方面中的实施例所述的设备。

在第五方面中，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的计算机可读指令，该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，实现前述第一方面中的多个实施例。

通过如上所提供的自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方案，本申请实施例首先通过将扫描电镜预先调节至预设状态获得预调亮度和预调对比度，接着通过采集在预调亮度和预调对比度下的目标电镜图像并计算其灰度直方图，以根据灰度直方图计算调节步长，实现对扫描电镜的预调亮度和预调对比度进行调节。基于此，本申请实施例通过预调节，极大地减少了后续调节步数，从而能够以较少的调节步数快速地调节扫描电镜图像的亮度和对比度，提高调节效率。进一步地，通过灰度直方图可以提高调节步长的精度，以获得适宜的目标亮度、目标对比度，从而能够提高采集的目标电镜图像的质量。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示出根据本申请实施例的自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法的示例性流程框图；

图2是示出根据本申请实施例的对扫描电镜进行预先调节的示例性流程框图；

图3是示出根据本申请实施例的预先采集的电镜图像在相应类别下的灰度直方图的示例性示意图；

图4是示出根据本申请实施例的基于在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像的灰度直方图调节扫描电镜图像的亮度和对比度的示例性流程框图；

图5是示出根据本申请实施例的目标扫描电镜在相应类别下的灰度直方图的示例性示意图；

图6是示出根据本申请实施例的多个目标阈值范围及对应的步长倍数计算目标调节步长的示例性示意图；

图7是示出根据本申请实施例的基于在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像的灰度直方图调节扫描电镜图像的亮度和对比度的另一示例性流程框图；

图8是示出根据本申请实施例的基于在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像的灰度直方图调节扫描电镜图像的亮度和对比度的又一示例性流程框图；

图9是示出根据本申请实施例的亮度和对比度处于不同全量程百分比下调整至理想状态的步数统计的示例性示意图；

图10是示出根据本申请实施例的调节前、后的图像及其灰度直方图的示例性示意图；

图11是示出根据本申请实施例的自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的系统的示例性结构框图；以及

图12是根据本申请实施例的自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的设备的示例性结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚和完整地描述。应当理解的是本说明书所描述的实施例仅是本申请为了便于对方案的清晰理解和符合法律的要求而提供的部分实施例，而并非可以实现本申请的所有实施例。基于本说明书公开的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

应当理解，本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本申请。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合附图1至图12来详细描述本申请的具体实施方式。

图1是示出根据本申请实施例的自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法100的示例性流程框图。如图1中所示，在步骤S101处，将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度。在一个实施场景中，前述预设状态是指扫描电镜所采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度值在预设灰度范围内，并且灰度最小值位于预设灰度范围的小值端点处。例如，在一个示例性场景中，前述预设灰度范围为[0,255]，该预设灰度范围的小值端点对应为0。在该场景下，前述预设状态是指扫描电镜所采集的电镜图像的灰度直方图的灰度值在[0,255]内且灰度最小值位于0处。

可以理解，在实际应用场景中，假设直接通过扫描电镜采集的电镜图像的灰度直方图调整亮度和对比度，所采集的电镜图像的灰度直方图可能存在严重偏离预设状态(例如电镜图像过曝)的情形。在此情形下，后续每次采集电镜图像时，均需要反复调整多次亮度和对比度，才能将电镜图像的灰度直方图调整至预设状态下，这使得调节步数较多，且耗时较长。由此，本申请实施例通过对扫描电镜进行预先调节(或者说预处理)，使得采集的电镜图像的灰度直方图处于预设状态，以减少后续调节步数，提高调节效率。

在一个实施例中，首先可以使用扫描电镜预先采集电镜图像并计算预先采集的电镜图像的灰度直方图，接着根据预先采集的电镜图像的灰度直方图将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度。在一些实施例中，可以根据h(r_k)＝n_k来计算预先采集的电镜图像的灰度直方图，其中r_k表示第k级灰度值，n_k表示预先采集的电镜图像中灰度值为r_k的像素个数。也即，基于前述公式统计各级灰度值对应的像素个数，可以获得灰度直方图。在预先调节场景下，可以通过y＝C*x+B将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度。其中，x表示调节前预先采集的电镜图像的像素灰度值，y表示调节后预先采集的电镜图像的像素灰度值，B表示随机亮度，C表示随机对比度。在进行预先调节时，通过调节B和C，可以将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度。

在一个实施例中，可以根据预先采集的电镜图像的灰度直方图判断预先采集的电镜图像的图像类别，以基于预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度。在一些实施例中，前述预先采集的电镜图像的图像类别可以包括但不仅限于是过暗图像、常规过曝图像和特殊过曝图像等。即，本申请实施例通过预先采集的电镜图像的灰度直方图判断预先采集的电镜图像是过暗图像、常规过曝图像或是特殊过曝图像，接着根据过暗图像、常规过曝图像或特殊过曝图像各自的灰度直方图调节扫描电镜，从而获得预调亮度和预调对比度。

在一个实现场景中，响应于预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值均小于第一预设灰度，判断预先采集的电镜图像的图像类别为过暗图像。响应于预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值均大于第二预设灰度，判断预先采集的电镜图像的图像类别为常规过曝图像。或者，响应于预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值、灰度最大值分别位于预设灰度范围的第一端点和第二端点且预设灰度范围的第一端点或第二端点处对应预先采集的电镜图像的灰度直方图的峰值，判断预先采集的电镜图像的图像类别为特殊过曝图像。

在一些实施例中，上述第一预设灰度可以例如是255*0.2，第二预设灰度可以例如是255*0.8。需要理解的是，前述第一、第二预设灰度中的系数0.2和0.8仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据例如实际采集的电镜图像或者环境、任务等因素进行调整，本申请在此方面不作任何限制。另外，根据前文可知，上述预设灰度范围可以为[0,255]，预设灰度范围的第一端点和第二端点分别对应0和255。

也就是说，当预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值均小于255*0.2(例如图3中的(a)图所示)时，判断预先采集的电镜图像为过暗图像。当预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值均大于255*0.8(例如图3中的(b)图所示)时，判断预先采集的电镜图像为常规过曝图像。当预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值分别位于0和255处，并且在0或255处对应灰度直方图的峰值(例如图3中的(c)图所示)，判断预先采集的电镜图像为特殊过曝图像。其中，本申请上下文中的峰值为灰度级的像素个数最多。

基于上述判断的图像类别，可以基于相应类别的灰度直方图将扫描电镜预先调节至预设状态。在一个实施例中，基于预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图对扫描电镜的亮度和对比度进行预先调节，直至预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图移动至预设位置，以将扫描电镜预先调节至预设状态。接着，将扫描电镜预先调节至预设状态时对应的亮度和对比度作为预调亮度和预调对比度。在一些实施例中，对于常规过曝图像而言，其对应的预设位置可以例如是255*0.8处。对于过暗图像而言，其对应的预设位置可以例如是255*0.2处。对于特殊过曝图像而言，其对应的预设位置为亮度最大值的1/2和对比度最小值所对应的灰度范围。换言之，根据预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图调节B和C，直至预先采集的过暗电镜图像的灰度直方图的灰度最小值位于255*0.2处，或者预先采集的常规过曝电镜图像的灰度直方图的灰度最大值位于255*0.8处，或者预先采集的特殊过曝电镜图像的灰度直方图为亮度最大值的1/2和对比度最小值所对应的灰度范围，停止预调，也即扫描电镜处于预设状态，将扫描电镜处于预设状态时对应的B和C的值作为预调亮度和预调对比度。

在获得上述预调亮度和预调对比度后，在步骤S102处，获取扫描电镜在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像。即，基于前述预调亮度和预调对比度采集目标电镜图像。接着，在步骤S103处，基于目标电镜图像计算灰度直方图。与上述计算预先采集的电镜图像的灰度直方图类似，根据h(r_k)＝n_k来计算目标电镜图像的灰度直方图，其中r_k表示第k级灰度值，n_k表示目标电镜图像中灰度值为r_k的像素个数。

基于目标电镜图像的灰度直方图，在步骤S104处，根据目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。在一个实施例中，根据目标电镜图像的灰度直方图判断目标电镜图像的图像类别，接着基于目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。在一些实施例中，前述目标电镜图像的图像类别可以包括但不仅限于是过亮图像、过暗图像、常规图像、过度图像和理想图像等。

在一个实施场景中，响应于目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值位于预设灰度范围的第一端点且预设灰度范围的第一端点处对应目标电镜图像的灰度直方图的峰值，判断目标电镜图像的图像类别为过暗图像。响应于目标电镜图像的灰度直方图的灰度最大值位于预设灰度范围的第二端点且预设灰度范围的第二端点处对应目标电镜图像的灰度直方图的峰值，判断目标电镜图像的图像类别为过亮图像。

进一步地，响应于目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于预设灰度范围的第一端点和第二端点且预设灰度范围的第一端点和第二端点处对应目标电镜图像的灰度级像素个数均大于预设峰值，判断目标电镜图像的图像类别为过度图像。响应于目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于预设灰度范围的第一端点和第二端点且预设灰度范围的第一端点和第二端点处对应目标电镜图像的灰度级像素个数均小于预设峰值，判断目标电镜图像的图像类别为理想图像。响应于目标电镜图像的图像类别不属于过亮图像、过暗图像、过度图像或理想图像，判断目标电镜图像的图像类别为常规图像。

如前所述，本申请实施例的上述预设灰度范围为[0,255]，其第一端点和第二端点分别为0和255。在一个实现场景中，上述预设峰值可以例如是灰度直方图的峰值*0.02。当灰度直方图存在双峰时，前述预设峰值可以例如是灰度直方图的最小峰值*0.02。类似地，前述系数0.02也仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据实际采集的电镜图像或者环境、任务等因素进行调整，本申请在此方面不作任何限制。

具体而言，当目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值位于0处且在0处对应灰度直方图的峰值(例如图5中的(a)图所示)时，判断目标电镜图像为过暗图像。当目标电镜图像的灰度直方图的灰度最大值位于255处且在255处对应灰度直方图的峰值(例如图5中的(b)图所示)时，判断目标电镜图像为过亮图像。当目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于0和255处且0和255处对应的像素个数均大于预设峰值(例如图5中的(d)图所示)，判断目标电镜图像为过度图像。当目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于0和255处且0和255处对应的灰度级像素个数均小于预设峰值(例如图5中的(e)图所示)，判断目标电镜图像为理想图像。除前述类别以外，判断目标电镜图像为常规图像(其灰度直方图例如图5中的(c)图所示)。

根据上述判断的目标电镜图像的相应图像类别，可以根据其对应的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。在一个实施例中，首先可以设置多个目标阈值范围并设置每个目标阈值范围下对应的步长倍数，接着基于目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图判断所属目标阈值范围和相应步长倍数，进而根据相应步长倍数计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。在一个实施场景中，可以根据灰度直方图的峰值、灰度直方图的灰度最大、最小值来设置多个目标阈值范围。

例如，在一个示例性场景中，前述多个目标阈值范围可以设置为灰度直方图的峰值在0或255、灰度直方图的灰度最大值和灰度最小值之差小于50、灰度直方图的灰度最大值和灰度最小值之差小于100、灰度直方图的灰度最大值和灰度最小值之差小于150以及灰度直方图的灰度最大值和灰度最小值之差小于200等。与该多个目标阈值范围对应的，可以设置相应步长倍数10,9,7,5,3,1等。作为示例，当判断属于灰度直方图的峰值在0或255的情形，可以设置例如10倍步长倍数；当判断属于灰度直方图的灰度最大值和灰度最小值之差小于50的情形，可以设置例如9倍步长倍数；当判断属于灰度直方图的灰度最大值和灰度最小值之差小于100的情形，可以设置例如7倍步长倍数；当判断属于灰度直方图的灰度最大值和灰度最小值之差小于150的情形，可以设置例如5倍步长倍数；当判断属于灰度直方图的灰度最大值和灰度最小值之差小于200的情形，可以设置例如3倍步长倍数。此外，当不属于前述目标阈值范围时，可以设置例如1倍步长倍数。

根据目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图可以确定相应步长倍数，通过将最小步长乘以相应步长倍数可以获得目标调节步长。在实现场景中，前述最小步长可以动态调整，例如最小步长可以调整为0.01。进一步地，在步骤S105处，根据目标调节步长对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度。在一个实施例中，可以根据目标调节步长对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，直至调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态，将调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态时对应的亮度和对比度作为目标亮度和目标对比度。在一些实施例中，根据目标调节长度调节上述y＝C*x+B中的B和C，可以获得目标亮度和目标对比度。在一个实施场景中，前述理想状态即为灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于0和255处，并且在0和255处的像素个数小于预设峰值(例如峰值*0.02)。

具体来说，对于理想图像而言，将其所对应的亮度和对比度作为目标亮度和目标对比度。对于非理想图像来说，根据当前目标调节步长对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，获得当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图。接着，根据当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图计算下一目标调节步长来调节当前亮度和当前对比度，直至调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态为止，并记录对应的亮度和对比度，即为目标亮度和目标对比度。

在一个实施例中，响应于调节后的目标电镜图像的灰度直方图发生位移变化，基于目标调节步长对扫描电镜图像的预调亮度进行调节，以获得目标亮度。响应于调节后的目标电镜图像的灰度直方图发生形状变化，基于目标调节步长对扫描电镜图像的预调对比度进行调节，以获得目标对比度。也即，在每次调节亮度和对比度的过程中，本申请实施例是根据调节后的灰度直方图是位移变化还是形状变化来对亮度或者对比度进行调节。当调节后的灰度直方图的位移发生变化，调节亮度；当调节后的灰度直方图的形状发生变化，调节对比度。

在一个实施例中，响应于多次调节后的目标电镜图像的灰度直方图未发生变化，可以增大目标调节步长，以根据增大后的调节步长对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度。作为示例，假设目标电镜图像的灰度直方图的灰度级仅存在0，即灰度最大值和灰度最小值相同，当多次调节后目标电镜图像的灰度直方图的灰度级仍然仅存在0。在该场景下，可以通过增大步长来找到图像信号，再进行亮度和对比度调节，直至调节后的目标电镜图像的灰度直方图达到理想状态为止，获得目标亮度和目标对比度。

可以理解，上述基于计算的目标调节步长调节亮度和对比度和基于增大的调节步长调节亮度和对比度均为迭代过程，需要调节多步而使得调节后的目标电镜图像的灰度直方图达到理想状态，获得目标亮度和目标对比度。在一些实施例中，本申请实施例还提出重复调节扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度，以计算将目标电镜图像的灰度直方图一步调节至理想状态所对应的目标电压值，以根据目标电压值对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，以获得目标亮度和所述目标对比度。

基于前文可知，本申请实施例的理想状为灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于0和255。由此，在一个实现场景中，可以通过例如来计算将目标电镜图像的灰度直方图一步调节至理想状态的目标电压值V，其中x₀表示当前目标电镜图像的灰度直方图的灰度最大值，Δh表示单位电压(例如1V电压)下目标电镜图像的灰度直方图的变化值。作为示例，假设当前目标电镜图像的灰度直方图的灰度最大值为110，单位电压下目标电镜图像的灰度直方图的变化值为10，则可以获得将目标电镜图像的灰度直方图一步调节至理想状态的目标电压值在该场景下，通过将电压值设置为14.5V，以对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，可以直接获得目标亮度和目标对比度，从而可以直接将当前目标电镜图像的灰度直方图调节至理想状态。

结合上述描述可知，本申请实施例首先通过预先调节过程，将将扫描电镜预先调节至预设状态，以减少后续的调节步数，从而能够以较少的调节步数快速自动地调节扫描电镜图像的亮度和对比度，提高调节效率。接着，通过采集在预调亮度和预调对比度下的目标电镜图像并计算其灰度直方图，以根据灰度直方图计算调节步长，实现对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，以提高调节步长的精度，并且获得适宜的目标亮度、目标对比度，提高采集的目标电镜图像的质量。

进一步地，本申请实施例还提供多种调节方式，以适用于多种调节场景。例如设置多个目标阈值范围及对应的步长倍数，以根据灰度直方图计算的目标调节步长对扫描电镜的亮度和对比度进行调节。又例如，通过增大调节步长，以基于增大的调节步长对扫描电镜的亮度和对比度进行调节以及计算直接将电镜图像的灰度直方图直接调节至理想状态(即灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于0和255处，并且在0和255处的像素个数小于预设峰值)的目标电压值，以便基于目标电压值对扫描电镜的亮度和对比度进行调节。

图2是示出根据本申请实施例的对扫描电镜进行预先调节的示例性流程框图。需要理解的是，图2是上述图1的方法100中的步骤S101中的一个实施例，因此上述关于图1中的步骤S101所作的描述同样适用于图2。

如图2中所示，在步骤S201处，使用扫描电镜预先采集电镜图像。基于预先采集的电镜图像，在步骤S202处，根据h(r_k)＝n_k来计算预先采集的电镜图像的灰度直方图，其中r_k表示第k级灰度值，n_k表示预先采集的电镜图像中灰度值为r_k的像素个数。在获得预先采集的电镜图像的灰度直方图后，可以根据预先采集的电镜图像的灰度直方图判断预先采集的电镜图像的图像类别。在一些实施例中，前述预先采集的电镜图像的图像类别可以包括但不仅限于是过暗图像、常规过曝图像和特殊过曝图像等。在一个实现场景中，可以根据预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最大值和灰度最小值来判断预先采集的电镜图像是过暗图像、常规过曝图像或是特殊过曝图像。

例如图中进一步示出，在步骤S203处，当灰度最小值min和灰度最大值max均小于第一预设灰度255*0.2时，即min<255*0.2&max<255*0.2，在步骤S204处，判断预先采集的电镜图像为过暗图像。在步骤S205处，当灰度最小值min和灰度最大值max均大于第二预设灰度255*0.8时，即min＞255*0.8&max＞255*0.8，在步骤S206处，判断预先采集的电镜图像为常规过曝图像。进一步地，在步骤S207处，当灰度最小值min和灰度最大值max分别位于0和255处，且在0或255处对应灰度直方图的峰值PV(其中0处对应灰度直方图的峰值记为PV＝ret[0]，255处对应灰度直方图的峰值记为PV＝ret[255])时，即min＝0&max＝255&PV＝ret[0]orPV＝ret[255]，在步骤S208处，判断预先采集的电镜图像为特殊过曝图像。

基于不同类别的预先采集的电镜图像，在步骤S209处，执行预先调节(或者预处理)操作，以将各类别的灰度直方图调节至预设位置。例如，对于过暗图像，将预先采集的过暗电镜图像的灰度直方图向255处移动，直至最小值位于255*0.2处停止预调；对于常规过曝图像，将预先采集的常规过曝电镜图像的灰度直方图向0处移动，直至最大值位于255*0.8处停止预调。进一步地，在步骤S210处，判断预先调节后的灰度直方图是否满足预设状态，当满足预设状态时，在步骤S211处，返回当前的亮度和对比度，即为预调亮度和预调对比度。当不满足预设状态时，返回前述S202处，调节亮度B和对比度C并重复前述操作，直至预先采集的电镜图像在相应类别下的灰度直方图满足预设状态时停止，获得预调亮度和预调对比度。对于特殊过曝图像来说，可以将亮度和对比度分别调节为预先采集的特殊过曝电镜图像的亮度最大值的1/2和对比度的最小值，并且在步骤S211处，返回当前的亮度和对比度，即为预调亮度和预调对比度。

图3是示出根据本申请实施例的预先采集的电镜图像在相应类别下的灰度直方图的示例性示意图。如图3中的(a)图示出预先采集的电镜图像为过暗图像的灰度直方图，其灰度最小值min和灰度最大值max均小于第一预设灰度255*0.2，例如图中点A至点B所示。图3中的(b)图示出预先采集的电镜图像为常规过曝图像的灰度直方图，其灰度最小值min和灰度最大值max均大于第二预设灰度255*0.8，例如图中点A1至点B1所示。图3中的(c)图示出预先采集的电镜图像为特殊过曝图像的灰度直方图，其灰度最小值min和灰度最大值max分别位于0和255处，且在0或255处对应灰度直方图的峰值PV，例如图中箭头C所示。根据前文知，通过判断各类型下的灰度直方图是否满足预设状态，以预先调节扫描电镜的亮度和对比度。例如对于常规过曝图像而言，当不满足预设状态时，对扫描电镜的亮度和对比度进行调节，以将常规过曝图像类型下的灰度直方图的灰度最小值移动至0处，例如沿图3中的(d)图所示的箭头D方向移动。当满足预设状态时，例如常规过曝电镜图像的灰度直方图的灰度最大值位于255*0.8处，将所对应的亮度和对比度作为预调亮度和预调对比度，以执行后续调节操作。

图4是示出根据本申请实施例的基于在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像的灰度直方图调节扫描电镜图像的亮度和对比度的示例性流程框图。需要理解的是，图4是上述图1的方法100中的步骤S102至S105的一个实施例，因此上述关于图1中的步骤S102至S105所作的描述同样适用于图4。

如图4中所示，在步骤S401处，使用扫描电镜采集在预调亮度和预调对比度下的目标电镜图像。基于该目标电镜图像，在步骤S402处，根据h(r_k)＝n_k来计算目标电镜图像的灰度直方图。其中，r_k表示第k级灰度值，n_k表示目标电镜图像中灰度值为r_k的像素个数。接着，根据目标电镜图像的灰度直方图判断目标电镜图像的图像类别。在一些实施例中，前述目标电镜图像的图像类别可以包括但不仅限于是过亮图像、过暗图像、常规图像、过度图像和理想图像等。

具体地，例如图中进一步示出，在步骤S403处，当目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值min位于0处且在0处对应灰度直方图的峰值PV(记为PV＝ret[0])时，即min＝0&PV＝ret[0]，在步骤S404处，判断目标电镜图像为过暗图像。在步骤S405处，当目标电镜图像的灰度直方图的灰度最大值max位于255处且在255处对应灰度直方图的峰值PV(记为PV＝ret[255])时，即max＝0&PV＝ret[255]，在步骤S406处，判断目标电镜图像为过亮图像。进一步地，在步骤S407处，当目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值min和灰度最大值max分别位于0和255处且0和255处对应的像素个数均大于预设峰值PV*0.02，即min＝0&max＝255&ret[0]＞PV*0.02or ret[255]＞PV*0.02，在步骤S408处，判断目标电镜图像为过度图像。在步骤S409处，当目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值min和灰度最大值max分别位于0和255处且0和255处对应的像素个数均小于预设峰值PV*0.02，即min＝0&max＝255&ret[0]＜PV*0.02or ret[255]＜PV*0.02，在步骤S410处，判断目标电镜图像为理想图像。

此外，当目标电镜图像不属于前述过亮图像、过暗图像、过度图像或理想图像，在步骤S411处，判断目标电镜图像为常规图像。对于目标电镜图像为过亮图像、过暗图像、过度图像或者常规图像，在步骤S412处，计算调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长，以便调节预调亮度和预调对比度，获得当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图。在一个实施场景中，可以通过目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图判断所属目标阈值范围和相应步长倍数，以计算前述目标调节步长。稍后将结合图7详细描述设置的多个目标阈值范围和相应步长倍数。

接着，在步骤S413处，判断当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图是否为理想状态，若当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态，在步骤S414处，返回当前亮度和对比度，即目标亮度和目标对比度。若当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态，在步骤S415处，是发生位移变化还是形状变化，并且返回至步骤S401处，调节预调亮度和预调对比度，也即调节B和C。其中，当判断当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图发生位移变化，调节预调亮度；当判断当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图发生形状变化，调节预调对比度。基于调节后的亮度和对比度，重复前述步骤，即计算调节后的目标电镜图像的灰度直方图并判断其图像类别，直至调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态为止，并记录对应的亮度和对比度，即为目标亮度和目标对比度。对于目标电镜图像为理想图像，可以跳转至步骤S414处，返回当前亮度和对比度，即目标亮度和目标对比度。

图5是示出根据本申请实施例的目标扫描电镜在相应类别下的灰度直方图的示例性示意图。如图5中的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)图依次示出目标扫描电镜为过亮图像、过暗图像、常规图像、过度图像或理想图像下的灰度直方图。在本申请实施例中，根据各类别的直方图，可以计算目标调节步长，以调节扫描电镜图像的亮度和对比度。

图6是示出根据本申请实施例的多个目标阈值范围及对应的步长倍数计算目标调节步长的示例性示意图。如图6中所示，当判断灰度直方图的峰值PV在0或255处，即PV＝ret[0]orPV＝ret[255]时，对应设置10倍步长倍数，相应的目标调节步长mul＝min_mul*10。其中，前述min_mul表示最小步长。优选地，该最小步长可以例如是0.01。当判断灰度直方图的灰度最大值max和灰度最小值min之差小于50，即max-min＜50时，对应设置9倍步长倍数，相应的目标调节步长mul＝min_mul*9。当判断灰度直方图的灰度最大值max和灰度最小值min之差小于100，即max-min＜100时，对应设置7倍步长倍数，相应的目标调节步长mul＝min_mul*7。进一步地，当判断灰度直方图的灰度最大值max和灰度最小值min之差小于150，即max-min＜150时，对应设置5倍步长倍数，相应的目标调节步长mul＝min_mul*5。当判断灰度直方图的灰度最大值max和灰度最小值min之差小于200，即max-min＜200时，对应设置3倍步长倍数，相应的目标调节步长mul＝min_mul*3。除前述情形外，设置1倍步长倍数，相应的目标调节步长mul＝min_mul*1。

图7是示出根据本申请实施例的基于在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像的灰度直方图调节扫描电镜图像的亮度和对比度的另一示例性流程框图。需要理解的是，

图7是上述图1的方法100中的步骤S102至S105的另一个实施例，因此上述关于图1中的步骤S102至S105所作的描述同样适用于图7。

如图7中所示，在步骤S701处，使用扫描电镜采集在预调亮度和预调对比度下的目标电镜图像。基于该目标电镜图像，在步骤S702处，根据h(r_k)＝n_k来计算目标电镜图像的灰度直方图。其中，r_k表示第k级灰度值，n_k表示目标电镜图像中灰度值为r_k的像素个数。接着，根据目标电镜图像的灰度直方图判断目标电镜图像的图像类别。在一些实施例中，前述目标电镜图像的图像类别可以包括但不仅限于是过亮图像、过暗图像、常规图像、过度图像和理想图像等。

例如图中进一步示出，在步骤S703-S711处，根据目标电镜图像的灰度直方图判断目标电镜图像的图像类别为过暗图像、过亮图像、常规图像、过度图像或者理想图像。对于目标电镜图像为过亮图像、过暗图像、过度图像或者常规图像，计算调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长，以便调节预调亮度和预调对比度，获得当前调节后的目标电镜图像的灰度直方图。关于判断目标电镜图像的图像类别以及目标调节步长计算的更多细节，可以参考上述图4-图6中的描述，本申请在此不再赘述。

进一步地，在步骤S712处，当多次调整后亮度和对比度后，目标电镜图像的灰度直方图未发生变化，在步骤S713处，增大调节步长，并返回步骤S702处，重复前述步骤，即基于增大后的调节步长计算调节后的目标电镜图像的灰度直方图并判断其图像类别，直至在步骤714处，调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态为止，返回对应的亮度和对比度，即为目标亮度和目标对比度。对于目标电镜图像为理想图像，可以跳转至步骤S714处，返回当前亮度和对比度，即目标亮度和目标对比度。

图8是示出根据本申请实施例的基于在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像的灰度直方图调节扫描电镜图像的亮度和对比度的又一示例性流程框图。需要理解的是，

图8是上述图1的方法100中的步骤S102至S105的又一个实施例，因此上述关于图1中的步骤S102至S105所作的描述同样适用于图8。

如图8中所示，在步骤S801处，使用扫描电镜采集在预调亮度和预调对比度下的目标电镜图像。基于该目标电镜图像，在步骤S802处，根据h(r_k)＝n_k来计算目标电镜图像的灰度直方图。接着，在步骤S803处，计算将目标电镜图像的灰度直方图一步调节至理想状态所对应的目标电压值。在一个实施场景中，可以通过例如来计算将目标电镜图像的灰度直方图一步调节至理想状态的目标电压值V。以在步骤S804处，根据目标电压值对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，获得目标亮度和所述目标对比度，从而直接将当前目标电镜图像的灰度直方图调节至理想状态。

图9是示出根据本申请实施例的亮度和对比度处于不同全量程百分比下调整至理想状态的步数统计的示例性示意图。如图9中示出亮度和对比度分别在行程0％、25％、50％、75％和100％下调整至理想状态的步数，例如亮度行程0％，对比度行程0％下调整至理想状态的步数为37，亮度行程50％，对比度行程50％下调整至理想状态的步数为31，亮度行程100％，对比度行程100％下调整至理想状态的步数为30。其中，亮度行程0％，对比度行程0％对应图像过暗，亮度行程50％，对比度行程50％对应图像较理想(或者接近正常状态)的情形，亮度行程100％，对比度行程100％对应图像过亮。由图可知，使用本申请实施例调节扫描电镜图像的亮度和对比度，以将目标电镜图像的灰度直方图调整至理想状态时，当图像过暗(亮度行程0％，对比度行程0％)或过亮(亮度行程100％，对比度行程100％)时的调节步数与接近正常状态图像(亮度行程50％，对比度行程50％)调节步数基本持平，由此采用本申请实施例在图像过暗或图像过亮时减少了调节步数，缩短了搜索时间，从而提高了调节效率。

图10是示出根据本申请实施例的调节前、后的图像及其灰度直方图的示例性示意图。如图10的(a)图中左侧所示为调节前的图像，(a)图中右侧所示为调节前的图像对应的灰度直方图。图10的(b)图中左侧所示为调节后的图像，(b)图中右侧所示为调节后的图像对应的灰度直方图。由图可知，基于本申请实施例调节后的图像更清晰、图像质量更好。

在一个实施例，本申请还提供一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的系统，下面将结合图11进行详细描述。

图11是示出根据本申请实施例的自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的系统1100的示例性结构框图。如图11中所示，该系统1100可以包括预先调节模块1101、图像获取模块1102、直方图计算模块1103、步长计算模块1104以及调节模块1105。在一个实施例中，该预先调节模块1101可以用于将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度。图像获取模块1102可以用于获取扫描电镜在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像。直方图计算模块1103可以用于基于目标电镜图像计算灰度直方图，步长计算模块1104可以用于根据目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。调节模块1105用于根据目标调节步长对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度。关于该系统中各模块所执行的具体操作，可以参考本申请的图1所描述的内容，本申请在此不再赘述。

图12是根据本申请实施例的自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的设备1200的示例性结构框图。如图12中所示，本申请的设备1200可以包括处理器1201和存储器1202，其中处理器1201和存储器1202之间通过总线进行通信。存储器1202存储有用于调节扫描电镜图像的亮度和对比度的程序指令，当所述程序指令由所述处理器1201执行时，使得实现根据前文结合附图描述的方法步骤：将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度；获取扫描电镜在预调亮度和预调对比度下采集的目标电镜图像；基于目标电镜图像计算灰度直方图；根据目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长以及根据目标调节步长对扫描电镜图像的预调亮度和预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度。

在一个实施场景中，本申请还提供一种扫描电镜，该扫描电镜可以包括上述图11所示的系统1100，也可以包括上述图12所示的设备1200，以实现快速且自动地调节亮度和对比度。

根据上述结合附图的描述，本领域技术人员也可以理解本申请的实施例还可以通过软件程序来实现。由此本申请还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质其上存储有自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的计算机可读指令，该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，实现本申请结合附图1所描述的自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

应当理解，当本申请的权利要求、当说明书及附图中使用到术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等时，其仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本申请。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

虽然本申请的实施方式如上，但所述内容只是为便于理解本申请而采用的实施例，并非用以限定本申请的范围和应用场景。任何本申请所述技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的方法，包括：

将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度；

获取所述扫描电镜在所述预调亮度和所述预调对比度下采集的目标电镜图像；

基于所述目标电镜图像计算灰度直方图；

根据所述目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长；以及

根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度，

其中将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度包括：

使用所述扫描电镜预先采集电镜图像并计算预先采集的电镜图像的灰度直方图；

根据所述预先采集的电镜图像的灰度直方图判断所述预先采集的电镜图像的图像类别；以及

基于所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态，以获得所述预调亮度和所述预调对比度；

其中根据所述目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长包括：

根据所述目标电镜图像的灰度直方图判断所述目标电镜图像的图像类别；以及

基于所述目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预先采集的电镜图像的图像类别至少包括过暗图像、常规过曝图像和特殊过曝图像，并根据所述预先采集的电镜图像的灰度直方图判断所述预先采集的电镜图像的图像类别包括：

响应于所述预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值均小于第一预设灰度，判断所述预先采集的电镜图像的图像类别为过暗图像；

响应于所述预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值和灰度最大值均大于第二预设灰度，判断所述预先采集的电镜图像的图像类别为常规过曝图像；或者

响应于所述预先采集的电镜图像的灰度直方图中的灰度最小值、灰度最大值分别位于预设灰度范围的第一端点和第二端点且所述预设灰度范围的第一端点或第二端点处对应所述预先采集的电镜图像的灰度直方图的峰值，判断所述预先采集的电镜图像的图像类别为特殊过曝图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其中基于所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态，以获得所述预调亮度和所述预调对比度包括：

基于所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图对所述扫描电镜的亮度和对比度进行预先调节，直至所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图移动至相应预设位置，以将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态；以及

将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态时对应的亮度和对比度作为所述预调亮度和所述预调对比度。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述目标电镜图像的图像类别包括过亮图像、过暗图像、常规图像、过度图像和理想图像，并且根据所述目标电镜图像的灰度直方图判断所述目标电镜图像的图像类别包括：

响应于所述目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值位于所述预设灰度范围的第一端点且所述预设灰度范围的第一端点处对应所述目标电镜图像的灰度直方图的峰值，判断所述目标电镜图像的图像类别为过暗图像；

响应于所述目标电镜图像的灰度直方图的灰度最大值位于所述预设灰度范围的第二端点且所述预设灰度范围的第二端点处对应所述目标电镜图像的灰度直方图的峰值，判断所述目标电镜图像的图像类别为过亮图像；

响应于所述目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于所述预设灰度范围的第一端点和第二端点且所述预设灰度范围的第一端点和第二端点处对应所述目标电镜图像的灰度级像素个数均大于预设峰值，判断所述目标电镜图像的图像类别为过度图像；

响应于所述目标电镜图像的灰度直方图的灰度最小值和灰度最大值分别位于所述预设灰度范围的第一端点和第二端点且所述预设灰度范围的第一端点和第二端点处对应所述目标电镜图像的灰度级像素个数均小于所述预设峰值，判断所述目标电镜图像的图像类别为理想图像；或者

响应于所述目标电镜图像的图像类别不属于过亮图像、过暗图像、过度图像或理想图像，判断所述目标电镜图像的图像类别为常规图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其中基于所述目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长包括：

设置多个目标阈值范围并设置每个所述目标阈值范围下对应的步长倍数；

基于所述目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图判断所属目标阈值范围和相应步长倍数；以及

根据相应步长倍数计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。

6.根据权利要求5所述的方法，其中根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度包括：

根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，直至调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态；以及

将所述调节后的目标电镜图像的灰度直方图为理想状态时对应的亮度和对比度作为所述目标亮度和所述目标对比度。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

响应于调节后的目标电镜图像的灰度直方图发生位移变化，基于所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度进行调节，以获得所述目标亮度；或者

响应于调节后的目标电镜图像的灰度直方图发生形状变化，基于所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调对比度进行调节，以获得所述目标对比度。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

响应于多次调节后的目标电镜图像的灰度直方图未发生变化，增大所述目标调节步长；以及

根据增大后的调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得所述目标亮度和所述目标对比度。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括：

重复调节所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度，以计算将所述目标电镜图像的灰度直方图一步调节至所述理想状态所对应的目标电压值；以及

根据所述目标电压值对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得所述目标亮度和所述目标对比度。

10.一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的系统，包括：

预先调节模块，其用于将扫描电镜预先调节至预设状态，以获得预调亮度和预调对比度；

图像获取模块，其用于获取所述扫描电镜在所述预调亮度和所述预调对比度下采集的目标电镜图像；

直方图计算模块，其用于基于所述目标电镜图像计算灰度直方图；

步长计算模块，其用于根据所述目标电镜图像的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长；以及

调节模块，其用于根据所述目标调节步长对所述扫描电镜图像的所述预调亮度和所述预调对比度进行调节，以获得目标亮度和目标对比度，

其中所述预先调节模块进一步用于：

使用所述扫描电镜预先采集电镜图像并计算预先采集的电镜图像的灰度直方图；

根据所述预先采集的电镜图像的灰度直方图判断所述预先采集的电镜图像的图像类别；以及

基于所述预先采集的电镜图像的相应类别的灰度直方图将所述扫描电镜预先调节至所述预设状态，以获得所述预调亮度和所述预调对比度；

所述步长计算模块进一步用于：

根据所述目标电镜图像的灰度直方图判断所述目标电镜图像的图像类别；以及

基于所述目标电镜图像的相应图像类别的灰度直方图计算与调节扫描电镜图像的亮度和对比度相关联的目标调节步长。

11.一种自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的设备，包括：

处理器；以及

存储器，其中存储有自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的程序指令，当所述程序指令由所述处理器执行时，使得所述设备实现根据权利要求1-9任意一项所述的方法。

12.一种扫描电镜，包括：根据权利要求10所述的系统；或者根据权利要求11所述的设备。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有自动调节扫描电镜图像的亮度和对比度的计算机可读指令，该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1-9任意一项所述的方法。