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扫描探针显微镜(SPM)可以实现物质纳米尺度的形貌成像,它是一个光、机、电一体化的精密复杂系统,成像过程中不可避免地会出现许多缺陷。为了更好地进行物质科学实验,需要对常见的缺陷进行处理以获得高质量的形貌图像。本文以SPM图像的缺陷处理为主线,详细分析了常见缺陷的形成原因,并为每种图像缺陷构建较佳的处理方法。本文主要包括如下内容:(1)构建一种掩膜生成B样条曲面拟合算法,先通过边缘检测和阈值分析识别和标记样品台阶区域,然后对非台阶区域进行B样条曲面背景拟合,最后将拟合出的背景从原形貌图中扣除,其效果明显优于传统方法。(2)对传统的针尖盲重构算法进行改进,将重构的针尖形貌作为退化函数用约束最小二乘滤波算法对退化模糊的形貌图像进行解卷积,其复原效果优于Lucy-Richardson盲解卷积复原效果。(3)对传统Criminisi修复算法进行优化,将TV模型修复算法和Criminisi算法结合,用于处理形貌图像中小跨度破损和大跨度纹理破损,都能获得良好的图像修复效果。(4)构建一种频率定位陷波滤波算法,先获得含噪图像的二维离散傅里叶频谱,再借助Sobel边缘检测器准确定位周期噪声频率点并在其上建立可调节长径、短径和阶数的通用椭圆陷波滤波器。该方法能很好地处理各种不同类型的周期噪声。(5)利用C#和MATLAB混合编程实现形貌图像处理软件。软件中实现背景扣除、退化模糊复原、破损修复、周期噪声去噪、对比度增强、分辨率增强和信号增强等几乎所有类型的形貌图像处理算法。