一種高分辨掃描透射圖像中批量計(jì)算原子質(zhì)心位移的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于掃描透射電子顯微鏡圖像分析處理領(lǐng)域，涉及一種高分辨掃描透射圖像中批量計(jì)算原子質(zhì)心位移的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)界對材料微觀結(jié)構(gòu)分析的深入，掃描透射電子顯微鏡在科學(xué)研究中的作用越來越顯著，掃描透射電鏡及數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展使得實(shí)驗(yàn)中獲取原子質(zhì)心位置成為可能，而針對掃描透射電鏡采集的圖像進(jìn)行處理也就越來越成為科研工作的重要內(nèi)容之一。在掃描透射電子顯微鏡領(lǐng)域，數(shù)字圖像處理技術(shù)是一種新引入的一種圖像分析技術(shù)，它可以利用優(yōu)秀的算法及計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理能力來對掃描透射電子顯微鏡圖像做變換、壓縮、增強(qiáng)和復(fù)原、分割、描述、分類等等處理。但是由于圖像分析處理技術(shù)主要是計(jì)算機(jī)相關(guān)知識，而電鏡科研人員主要是研究材料，更精深于物理方面的知識，對于圖像處理的學(xué)習(xí)與理解將需要大量的時(shí)間，精力，而普通的計(jì)算機(jī)編程人員又缺乏相應(yīng)的物理學(xué)知識，因此其應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上廣泛。目前電鏡領(lǐng)域的圖像處理技術(shù)基本是一片空白狀態(tài)，其科研人員主要致力于改善硬件系統(tǒng)，對于軟件的開發(fā)，數(shù)據(jù)的處理等科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究十分稀少。因此在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家為了節(jié)省實(shí)驗(yàn)或者數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，開始逐漸研發(fā)一些單憑掃描透射電鏡無法實(shí)現(xiàn)的功能，簡單的比如刪除圖像中的噪點(diǎn)，復(fù)雜的如控制電鏡部件收集各類不同信號等等，但是對于掃描透射電鏡圖中原子質(zhì)心定位的處理還處于空白狀態(tài)，傳統(tǒng)的質(zhì)心定位工作是通過手動完成的，處理速度慢，并且處理的精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種高分辨掃描透射圖像中批量計(jì)算原子質(zhì)心位移的方法，該方法能夠自動、快速、準(zhǔn)確的完成對原子質(zhì)心的定位。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的高分辨掃描透射圖像中批量計(jì)算原子質(zhì)心位移的方法包括以下步驟:
[0005]I)在待處理圖像中設(shè)定N個子區(qū)域，其中，N多2，每個子區(qū)域包含一行原子，前N-1個子區(qū)域作為待處理區(qū)域，第N個子區(qū)域作為原子原有位置區(qū)域，且第N個子區(qū)域中的原子數(shù)量大于等于2，對各子區(qū)域，分別讀取各列像素的灰度值并計(jì)算各列像素的灰度值之和，并將子區(qū)域中各列像素的灰度值之和從左到右依次保存，然后根據(jù)各子區(qū)域中各列像素的灰度值之和繪制垂直灰度積分投影曲線，其中，垂直灰度積分投影曲線中的X軸代表各子區(qū)域中的列，y軸代表各列像素的灰度值之和；
[0006]2)獲取垂直灰度積分投影曲線中各列像素的灰度值之和的最大值及最小值，并確定預(yù)設(shè)閥值，選取垂直灰度積分投影曲線上的若干對點(diǎn)的坐標(biāo)，其中，位于各對點(diǎn)中的兩個點(diǎn)外側(cè)且相鄰的兩個點(diǎn)對應(yīng)的像素灰度值之和小于預(yù)設(shè)閥值，且各對點(diǎn)中兩個點(diǎn)之間的所有點(diǎn)所對應(yīng)的像素灰度值之和大于預(yù)設(shè)閥值，然后保存各對點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0007]3)分別對步驟2)得到的各對點(diǎn)中的兩個點(diǎn)之間的所有點(diǎn)所對應(yīng)的像素灰度值之和與預(yù)設(shè)閥值進(jìn)行作差運(yùn)算，再分別將各對點(diǎn)中的兩個點(diǎn)之間的所有點(diǎn)對應(yīng)的作差運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行疊加，并分別獲取各對點(diǎn)中的兩個點(diǎn)之間的所有點(diǎn)對應(yīng)的作差運(yùn)算的結(jié)果與疊加所得結(jié)果的比值，然后通過各對點(diǎn)中的兩個點(diǎn)之間的所有點(diǎn)對應(yīng)的比值對該點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行加權(quán)平均，得平均峰值坐標(biāo)，查找垂直灰度積分投影曲線上各相鄰兩對點(diǎn)對應(yīng)平均峰值坐標(biāo)之間的谷值，并獲取各谷值處的坐標(biāo)，然后根據(jù)獲取的各谷值處的坐標(biāo)將對應(yīng)的子區(qū)域劃分為多個矩形區(qū)域，其中，每個原子占據(jù)一個矩形區(qū)域；
[0008]4)對各矩形區(qū)域進(jìn)行去噪，再對每個矩形區(qū)域進(jìn)行垂直灰度積分投影及水平灰度積分投影，得每個原子質(zhì)心的相對坐標(biāo)，然后根據(jù)該矩形區(qū)域在待處理圖像中的位置以及對應(yīng)原子質(zhì)心的相對坐標(biāo)得該原子質(zhì)心在待處理圖像中的坐標(biāo)；
[0009]5)對原子原有位置區(qū)域中各原子質(zhì)心在待處理圖像中的坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，得基準(zhǔn)線，然后計(jì)算各子區(qū)域中各原子質(zhì)心到該基準(zhǔn)線的豎直距離，最后根據(jù)各子區(qū)域中各原子質(zhì)心到基準(zhǔn)線的豎直距離得待處理的圖像中各原子質(zhì)心位移。
[0010]對各矩形區(qū)域進(jìn)行去噪的具體操作為:獲取矩形區(qū)域內(nèi)各列像素點(diǎn)灰度的最小值A(chǔ)l及最大值A(chǔ)2，然后將該矩形區(qū)域內(nèi)灰度值小于A1+(A2-A1) X0.3的像素點(diǎn)的灰度值置為Al0
[0011 ] 還包括根據(jù)各原子質(zhì)心在待處理的圖像中的坐標(biāo)顯示原子質(zhì)心。
[0012]還包括顯示所述基準(zhǔn)線。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]本發(fā)明所述的高分辨掃描透射圖像中批量計(jì)算原子質(zhì)心位移的方法在獲取原子質(zhì)心位移的過程中，先繪制垂直灰度積分投影曲線，再獲取垂直灰度積分投影曲線的各峰值和谷值的位置，然后根據(jù)垂直灰度積分投影曲線的谷值位置將子區(qū)域劃分為多個矩形區(qū)域，使得每個原子處在一個矩形區(qū)域中，然后再得到每個原子質(zhì)心在待處理圖像中的坐標(biāo)，最后通過原子原有位置區(qū)域各原子質(zhì)心在待處理圖像中的坐標(biāo)得到基準(zhǔn)線，再利用基準(zhǔn)線得到待處理的圖像中各原子質(zhì)心位移，從而可實(shí)現(xiàn)對原子質(zhì)心位移的計(jì)算，處理速度快，精度高，并且簡化了數(shù)據(jù)處理工作流程，減輕了科研工作者后期處理數(shù)據(jù)的工作量。
【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例一中高分辨率掃描透射圖像；
[0016]圖2為實(shí)施例一中高分辨率掃描透射圖像中子區(qū)域的示意圖；
[0017]圖3為實(shí)施例一中處理結(jié)果的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0019]本發(fā)明所述的高分辨掃描透射圖像中批量計(jì)算原子質(zhì)心位移的方法包括以下步驟:
[0020]I)在待處理圖像中設(shè)定N個子區(qū)域，其中，N多2，每個子區(qū)域包含一行原子，前N-1個子區(qū)域作為待處理區(qū)域，第N個子區(qū)域作為原子原有位置區(qū)域，且第N個子區(qū)域中的原子數(shù)量大于等于2，對各子區(qū)域，分別讀取各列像素的灰度值并計(jì)算各列像素的灰度值之和，并將子區(qū)域中各列像素的灰度值之和從左到右依次保存，然后根據(jù)各子區(qū)域中各列像素的灰度值之和繪制垂直灰度積分投影曲線，其中，垂直灰度積分投影曲線中的X軸代表各子區(qū)域中的列，y軸代表各列像素的灰度值之和；
[0021]2)獲取垂直灰度積分投影曲線中各列像素的灰度值之和的最大值及最小值，并確定預(yù)設(shè)閥值