[发明专利]基于相关识别的三维表面重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维表面的重建方法，尤其适用于利用扫描电镜而进行的三维表面重建方法。

背景技术

三维重建是计算机视觉领域中的一个重要研究方向，主要是由两幅或者多幅两维图像恢复物体的三维几何形貌。目前由两个普通摄像机分别获取的两维图像进行三维重建的技术已经比较成熟，扫描电镜下的三维重建也在20世纪90年代开始起步并得到发展。由于扫描电镜具有分辨率高、景深大和可以直接观察试样等特点，特别适合于对断口的分析研究，从而使显微断口扫描电镜成像技术成为一种广泛用于研究断裂的方法。但是，扫描电镜的成像技术是将立体的样品经过透视投影在二维平面上，损失了样品的深度信息，这给样品图像的平面分析带来很大的局限性，使得样品重建后的三维图像与真实样品的差距较大，不利于对样品的分析。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种基于相关识别原理，利用扫描电镜成像技术，确定样品的高度信息，从而进行三维表面重建的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于相关识别的三维表面重建方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将样品放在扫描电镜下采集样品表面的二维照片；

(2)旋转载物台，将观察的样品倾斜一定的立体角，采集倾斜后样品表面的二维照片；倾斜的立体角一般为3°～15°。

(3)将倾斜前和倾斜后的二维图像通过相关识别方法匹配像点，确定出样品表面上各点在倾斜前和倾斜后图像中的像点坐标；

(4)根据倾斜前和倾斜后图像中的像点坐标和立体角计算出图像中各点的相对高程，之后依据各点的高程重建样品表面的三维图像。

基于相关识别的匹配像点的过程如下：

首先在倾斜前图像中选定一个子区域，作为参考子区域，即f(x，y)，(x，y)为参考子区域内任一点的坐标；然后在倾斜后图像中寻找与参考子区域相对应的那个子区域g(x^*，y^*)，(x^*，y^*)为倾斜后图像中子区域内任一点的坐标；计算子区域g(x^*，y^*)与参考子区域f(x，y)之间的互相关系数，该互相关系数为：

C=Σ[f(x,y)·g(x*,y*)]Σf2(x,y)·Σg2(x*,y*)]]>

      x^*＝x+u

其中：

      y^*＝y+v，

式中u，v为参考子区域中心点的位移；相关系数取最大值时的位移值u和v即为参考子区域的真实位移值。

高程计算公式为：