RU2326367C2 - Method of correction of surface images obtained using scanning probe microscope and distorted with drift - Google Patents

Method of correction of surface images obtained using scanning probe microscope and distorted with drift Download PDF

Info

Publication number
RU2326367C2
RU2326367C2 RU2006127131/28A RU2006127131A RU2326367C2 RU 2326367 C2 RU2326367 C2 RU 2326367C2 RU 2006127131/28 A RU2006127131/28 A RU 2006127131/28A RU 2006127131 A RU2006127131 A RU 2006127131A RU 2326367 C2 RU2326367 C2 RU 2326367C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
corrected
images
segments
features
scan
Prior art date
Application number
RU2006127131/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006127131A (en
Inventor
Ростислав Владимирович Лапшин (RU)
Ростислав Владимирович Лапшин
Original Assignee
Ростислав Владимирович Лапшин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ростислав Владимирович Лапшин filed Critical Ростислав Владимирович Лапшин
Priority to RU2006127131/28A priority Critical patent/RU2326367C2/en
Publication of RU2006127131A publication Critical patent/RU2006127131A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2326367C2 publication Critical patent/RU2326367C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

FIELD: scanning probe microscopy.
SUBSTANCE: drift correction is performed in the automatic mode. Distortions caused by drift are described with linear transformations, which are true if the microscope drift rate changes sufficiently slowly. As the source data, one or two pairs of oppositely scanned images (OSI) of the surface relief are used. In opposite scanning, the displacement along the raster line and between lines in the same image is performed in the direction opposite to the other displacement direction. According to the proposed method, the same surface feature shall be recognised in each OSI and its lateral coordinates shall be determined for the image correction. The OSI correction in the lateral and vertical planes is performed by determining the linear transformation ratios. After combining the corrected OSIs, the relief averaging is performed in their overlap area.
EFFECT: evaluation of drift correction error and obtaining corrected images with error not exceeding certain preset value.
22 cl, 23 dwg, 4 tbl

Description

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000030
Figure 00000031
The text of the description is given in facsimile form.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000030
Figure 00000031

Claims (22)

1. Способ коррекции искаженных дрейфом изображений поверхности, полученных на сканирующем зондовом микроскопе, при котором два раза производят сканирование одной и той же области поверхности так, чтобы перемещение от одной строки растра к другой во втором скане происходило в направлении, противоположном направлению перемещения в первом, после чего трансформируют полученную пару изображений таким образом, чтобы особенности типа "холм" на этих изображениях совпали друг с другом, отличающийся тем, что перемещение по строке во втором скане производят в направлении, противоположном направлению перемещения в первом, а трансформацию встречно-сканированных изображений выполняют следующим образом: вначале распознают одни и те же особенности поверхности типа "холм" или "яма" в каждом изображении в автоматическом режиме, затем по найденным в ходе распознавания латеральным координатам пар особенностей (х1, у1) и (x2, y2), определяют латеральные коэффициенты линейных преобразований по формулам1. A method for correcting drift-distorted surface images obtained with a scanning probe microscope, in which two scans of the same surface area are performed so that the movement from one line of the raster to another in the second scan occurs in the direction opposite to the direction of movement in the first, then transform the resulting pair of images so that the features of the "hill" type on these images coincide with each other, characterized in that moving along the line in the second scan they are produced in the direction opposite to the direction of movement in the first one, and the transformation of counter-scanned images is performed as follows: first, the same features of a hill or pit surface are recognized in each image in automatic mode, then by lateral ones found during recognition the coordinates of the pairs of features (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ) are determined by the lateral coefficients of linear transformations by the formulas
Figure 00000032
,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000033
, К2x=2-К1x,K2 x = 2-K1 x , К2y=2-К1y,K2 y = 2-K1 y , где цифры 1 и 2 в обозначениях указывают на принадлежность величины первому или второму изображению соответственно;where the numbers 1 and 2 in the notation indicate that the value belongs to the first or second image, respectively; mх, mу - число точек в строке и в столбце искаженного изображения соответственно;m x , m y - the number of points in the row and in the column of the distorted image, respectively; k - отношение скорости перемещения зонда в строке при прямом ходе к скорости перемещения при обратном ходе;k is the ratio of the speed of movement of the probe in the line with a forward stroke to the speed of movement with a reverse stroke; после чего, используя нижеследующие линейные преобразованияafter which using the following linear transformations
Figure 00000034
,
Figure 00000034
,
Figure 00000035
,
Figure 00000035
, где
Figure 00000036
,
Figure 00000037
- латеральные координаты точек исправленного изображения; x, y - латеральные координаты точек искаженного дрейфом изображения: исправляют в автоматическом режиме каждое из встречно-сканированных изображений в латеральной плоскости с заранее заданной погрешностью; затем, временно совместив полученные изображения в точке совмещения, определяют для каждой точки
Figure 00000038
,
Figure 00000039
из области перекрытия этих изображений, соответствующие ей точки с координатами (x1, y1), (x2, y2) на искаженных встречно-сканированных изображениях, используя нижеследующие обратные преобразованияWhere
Figure 00000036
,
Figure 00000037
- lateral coordinates of the points of the corrected image; x, y - lateral coordinates of the points of the image distorted by drift: automatically correct each of the counter-scanned images in the lateral plane with a predetermined error; then, temporarily combining the obtained images at the alignment point, determine for each point
Figure 00000038
,
Figure 00000039
from the overlapping region of these images, the corresponding points with coordinates (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ) on the distorted counter-scanned images using the following inverse transformations
Figure 00000040
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
,
Figure 00000041
, после чего вычисляют вертикальные коэффициенты линейного преобразования по формуламthen calculate the vertical linear conversion coefficients according to the formulas
Figure 00000042
,
Figure 00000042
,
Figure 00000043
,
Figure 00000043
, где z - вертикальная координата точки искаженного дрейфом изображения; которые затем усредняют; после этого каждое из встречно-сканированных изображений, исправленных в латеральной плоскости, исправляют в вертикальной плоскости посредством нижеследующего линейного преобразованияwhere z is the vertical coordinate of the point distorted by the drift of the image; which are then averaged; thereafter, each of the counter-scanned images corrected in the lateral plane is corrected in the vertical plane by the following linear transformation
Figure 00000044
,
Figure 00000044
, где
Figure 00000045
- вертикальная координата точки исправленного изображения; наконец, совмещают исправленные встречно-сканированные изображения в точке совмещения и усредняют в области перекрытия этих изображений.Where
Figure 00000045
- the vertical coordinate of the point of the corrected image; finally, corrected counter-scanned images are combined at the alignment point and averaged over the overlap area of these images. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из исправленных встречно-сканированных изображений вырезают небольшие окрестности особенностей - сегменты рельефа, такого размера, что соседние сегменты частично перекрывают друг друга; после чего полученные сегменты укладывают в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, а затем усредняют рельеф в местах наложения сегментов.2. The method according to claim 1, characterized in that small neighborhoods of features are cut out from the corrected on-scan images — segments of the relief, such a size that adjacent segments partially overlap each other; after which the obtained segments are placed in positions that are arithmetic means of the corrected positions of the corresponding features, and then average the relief in the places where the segments overlap. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, помещают стилизованные изображения этих особенностей.3. The method according to claim 1, characterized in that in the position, which is the arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features, put stylized images of these features. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждой особенности встречно-сканированных изображений определяют локальные коэффициенты линейного преобразования, по которым вычисляют локальные смещения, как разности между исправленным положением особенности и искаженным, после чего проводят через найденные локальные смещения регрессионные поверхности, по которым для каждой точки искаженного изображения определяют соответствующее корректирующее смещение.4. The method according to claim 1, characterized in that for each feature of the counter-scanned images, local linear conversion coefficients are determined by which local offsets are calculated as the difference between the corrected position of the feature and the distorted one, and then regression surfaces are passed through the found local offsets, according to which for each point of the distorted image determine the corresponding corrective bias. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что из исправленных встречно-сканированных изображений вырезают небольшие окрестности особенностей - сегменты рельефа, такого размера, что соседние сегменты частично перекрывают друг друга, после чего полученные сегменты укладывают в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, а затем усредняют рельеф в местах наложения сегментов.5. The method according to claim 4, characterized in that small neighborhoods of features are cut out from the corrected on-scan images — relief segments, such that adjacent segments partially overlap each other, after which the resulting segments are placed in positions that are arithmetic average of the corrected positions corresponding features, and then average the relief in the places where the segments overlap. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, помещают стилизованные изображения этих особенностей.6. The method according to claim 5, characterized in that in the position, which is the arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features, put stylized images of these features. 7. Способ по пп.1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.7. The method according to claims 1 or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, characterized in that before the oncoming scan, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster. 8. Способ по пп.1 или 2, или 4, или 5, отличающийся тем, что встречное сканирование выполняют в сегментах и/или в апертурах, получаемых в процессе особенность-ориентированного сканирования.8. The method according to claims 1 or 2, or 4, or 5, characterized in that the counter scan is performed in the segments and / or in the apertures obtained in the process of feature-oriented scanning. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования в сегментах и/или в апертурах зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.9. The method according to claim 8, characterized in that before the oncoming scan in the segments and / or in the apertures, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что особенность-ориентированное сканирование производят без использования операции скиппинга особенностей, а изображение поверхности собирают, используя относительные координаты особенностей в исправленной апертуре и исправленный рельеф в сегменте/апертуре.10. The method according to claim 8, characterized in that the feature-oriented scanning is performed without using the feature skipping operation, and the surface image is collected using the relative coordinates of the features in the corrected aperture and the corrected relief in the segment / aperture. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования в сегментах и/или в апертурах зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.11. The method according to claim 10, characterized in that before the oncoming scan in the segments and / or in the apertures, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом из встречно-сканированных изображений во время холостого обратного хода в строке производят считывание рельефа, получая таким образом еще одну пару встречно-сканированных изображений; после исправления изображений в каждой паре выполняют совмещение исправленных пар путем наложения изображений так, чтобы совпали "центры тяжести" используемых совокупностей особенностей; после чего рельеф поверхности снова усредняют в области перекрытия изображений.12. The method according to claim 1, characterized in that in each of the counter-scanned images during an idle retrace in the line, the relief is read, thereby obtaining another pair of counter-scanned images; after correcting the images in each pair, the corrected pairs are combined by overlaying the images so that the "centers of gravity" of the used sets of features coincide; after which the surface topography is again averaged in the area of image overlap. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что из исправленных встречно-сканированных изображений вырезают небольшие окрестности особенностей - сегменты рельефа, такого размера, что соседние сегменты частично перекрывают друг друга; после чего полученные сегменты укладывают в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, а затем усредняют рельеф в местах наложения сегментов.13. The method according to p. 12, characterized in that small neighborhoods of features are cut out from the corrected on-scan images — segments of the relief, such a size that adjacent segments partially overlap each other; after which the obtained segments are placed in positions that are arithmetic means of the corrected positions of the corresponding features, and then average the relief in the places where the segments overlap. 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, помещают стилизованные изображения этих особенностей.14. The method according to p. 12, characterized in that in the position, which is the arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features, put stylized images of these features. 15. Способ по п.12, отличающийся тем, что для каждой особенности встречно-сканированных изображений определяют локальные коэффициенты линейного преобразования, по которым вычисляют локальные смещения, как разности между исправленным положением особенности и искаженным, после чего проводят через найденные локальные смещения регрессионные поверхности, по которым для каждой точки искаженного изображения определяют соответствующее корректирующее смещение.15. The method according to p. 12, characterized in that for each feature of the counter-scanned images, local linear conversion coefficients are determined by which local offsets are calculated as the difference between the corrected position of the feature and the distorted one, and then regression surfaces are passed through the found local offsets, according to which for each point of the distorted image determine the corresponding corrective bias. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что из исправленных встречно-сканированных изображений вырезают небольшие окрестности особенностей - сегменты рельефа, такого размера, что соседние сегменты частично перекрывают друг друга, после чего полученные сегменты укладывают в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, а затем усредняют рельеф в местах наложения сегментов.16. The method according to p. 15, characterized in that small fixed neighborhoods of features are cut out from the corrected on-scan images — relief segments, such that adjacent segments partially overlap each other, after which the resulting segments are placed in positions that are arithmetic average of the corrected positions corresponding features, and then average the relief in the places where the segments overlap. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, помещают стилизованные изображения этих особенностей.17. The method according to clause 16, characterized in that in the position, which is the arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features, put stylized images of these features. 18. Способ по пп.12 или 13, или 14, или 15, или 16, или 17, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.18. The method according to PP.12 or 13, or 14, or 15, or 16, or 17, characterized in that before the oncoming scan, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster. 19. Способ по пп.12 или 13, или 15, или 16, отличающийся тем, что встречное сканирование выполняют в сегментах и/или в апертурах, получаемых в процессе особенность-ориентированного сканирования.19. The method according to PP.12 or 13, or 15, or 16, characterized in that the oncoming scan is performed in the segments and / or in the apertures obtained in the process of feature-oriented scanning. 20. Способ по п.19, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования в сегментах и/или в апертурах зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.20. The method according to claim 19, characterized in that before the oncoming scan in the segments and / or in the apertures, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster. 21. Способ по п.19, отличающийся тем, что особенность-ориентированное сканирование производят без использования операции скиппинга особенностей, а изображение поверхности собирают, используя относительные координаты особенностей в исправленной апертуре и исправленный рельеф в сегменте/апертуре.21. The method according to claim 19, characterized in that the feature-oriented scanning is performed without using the feature skipping operation, and the surface image is collected using the relative coordinates of the features in the corrected aperture and the corrected relief in the segment / aperture. 22. Способ по п.21, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования в сегментах и/или в апертурах зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.22. The method according to item 21, characterized in that before the oncoming scan in the segments and / or in the apertures, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster.
RU2006127131/28A 2006-07-27 2006-07-27 Method of correction of surface images obtained using scanning probe microscope and distorted with drift RU2326367C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006127131/28A RU2326367C2 (en) 2006-07-27 2006-07-27 Method of correction of surface images obtained using scanning probe microscope and distorted with drift

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006127131/28A RU2326367C2 (en) 2006-07-27 2006-07-27 Method of correction of surface images obtained using scanning probe microscope and distorted with drift

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006127131A RU2006127131A (en) 2008-02-10
RU2326367C2 true RU2326367C2 (en) 2008-06-10

Family

ID=39265622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006127131/28A RU2326367C2 (en) 2006-07-27 2006-07-27 Method of correction of surface images obtained using scanning probe microscope and distorted with drift

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2326367C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2584363A1 (en) 2011-10-18 2013-04-24 Fei Company Scanning method for scanning a sample with a probe

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yurov V.Y., Klimov A.N. Scanning tunneling microscope calibration and reconstruction of real image: Drift and slope elimination, Rev. Sci. Instrum., vol.65, no.5, p.1551, 1994. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2584363A1 (en) 2011-10-18 2013-04-24 Fei Company Scanning method for scanning a sample with a probe
EP2584362A1 (en) 2011-10-18 2013-04-24 FEI Company Scanning method for scanning a sample with a probe
US8707461B2 (en) 2011-10-18 2014-04-22 Fei Company Scanning method for scanning a sample with a probe

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006127131A (en) 2008-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109035276B (en) Image edge extraction method and device and automatic driving system
CN108805935B (en) Linear array camera distortion correction method based on orthogonal pixel equivalence ratio
WO2014103719A1 (en) Defect inspection method and defect inspection device
CN102566023B (en) A kind of digital slide real time scanning automatic focusing system and method thereof
JP2008147976A (en) Image inclination correction device and image inclination correcting method
CN108981608B (en) A Novel Linear Structured Light Vision System and Calibration Method
CN104111038A (en) Method for using phase fusion algorithm to repair phase error caused by saturation
WO2010044433A1 (en) Image processing method, image processing device, and surface inspection device using the image processing device
JP2012109737A (en) Image coupler, image coupling method, image input/output system. program and recording medium
JP2005149500A (en) Method for correcting distortion in multi-focus image stack
TWI415161B (en) Charged-particle beam imaging system and method of raster scanning a sample on a continuously moving stage for charged- particle beam imaging said sample
CN102801894B (en) A method for flattening deformed book pages
RU2326367C2 (en) Method of correction of surface images obtained using scanning probe microscope and distorted with drift
US11300767B2 (en) Method for high-resolution scanning microscopy
JP2009288162A (en) Three-dimensional measuring device
CN102607815B (en) Method and device for measuring lateral magnification of optical system based on jointing of point target images
CN102620912B (en) Lateral magnification measuring method for point target image-spliced optical system and lateral magnification measuring device
US20070247672A1 (en) One-dimensional lens shading correction
JPH05120436A (en) Template matching method
CN102620911B (en) Method and device for measuring transverse magnification of optical system by means of point target image splicing
CN113947543B (en) Curve light bar center unbiased correction method
JP5604967B2 (en) Defect detection method and defect detection apparatus
TW200839920A (en) Manufacturing method for inspection device
CN103069452A (en) Book readout system and book readout method
CN104089581A (en) Long-grating scribed line measurement system and method

Legal Events

Date Code Title Description
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20140505

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150319

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160728