[发明专利]去除电子显微照相机图像异常点的方法

说明书

本发明公开一种去除透射式电子显微照相机图像中的异常点像素的方法。一种示范方法包括建立n个电子/像素的预期曝光量；将所述照相机暴露在一系列子帧曝光量下，生成一系列子帧图像；计算所述系列中所有子帧曝光量的平均值图像信号；建立选作获得预期误测数量的阈值；对比所述阈值离平均值更远的像素的所述各子帧曝光量进行评估；使用所述平均值替换超出所述阈值的所述各子帧图像中的像素，以形成修正的子帧图像。

相关申请的交叉引用

本PCT申请要求获得于2014年8月2日申请的标题为“去除电子显微照相机图像异常点的方法”的第60/032,535号临时申请案按照《美国法典》第35卷第119条(e)项规定所享有的权利。所述临时申请案的全部公开内容均以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及电子显微镜图像处理领域。

背景技术

直到近年以来，电子显微镜的照相机还一直采用一种间接成像法制造，这种间接成像法使用闪烁体将电子图像转换成光图像，通过某种光学装置捕捉光图像，并将光图像转移到与闪烁体偏移的一个平面上，再使用硅传感器来捕捉光图像。所述光学装置由熔融光纤板或透镜组成。除了转移光图像的主要功能外，光学装置还可保护硅传感器免受电子束直接照射以及闪烁体上或更高处电子显微镜镜筒上电子束轫致辐射产生的X射线带来的伤害。该次要功能用于保护传感器不受损坏，并防止X射线射中传感器造成图像劣化。所述光学装置在实现次要功能时仅能起到部分作用。

闪烁体上或更高处电子显微镜镜筒上产生的X射线，一部分穿过光学装置，一部分在硅传感器的外延层中被直接检测到，在其入口点生成小亮点，覆盖在电子束形成的图像上。

这些亮点不能提高图像的质量，相反会降低其质量，因为：1)闪烁体上的随机发射角以及后续散射破坏了X射线与在闪烁体上产生X射线的携带图像信号的电子之间的空间关联；2)与闪烁后以及通过光学装置进行图像转移后入射电子带来的净信号相比，直接检测到的X射线在硅传感器检测到的图像上显著地增加了更多信号。因此，应该尽量减少这些X射线产生的亮点数量。

减少亮点的主要方法是增加闪烁体与传感器之间的质量。当电子束的能量过高，或闪烁体与传感器之间没有充足的空间来放置足够材料时，该方法并不十分有效。此外，若使用光学透镜，光学设计将规定材料的数量，而该数量可能不足以提供足够的X射线安全屏蔽。

另外，除闪烁体轫致辐射X射线外，还存在其他辐射源。它们包括宇宙射线以及局部环境中放射性元素的衰变，这些因素同样能在图像中生成亮点。虽然可以通过照相机外壳和用于减少这些形式的辐射的光学装置进行屏蔽，但在存在轫致辐射的情况下，也不能100％有效。另外，不带闪烁体和转移光学装置的直接检测传感器在检测偏离散射和样本图像统计中未予描述但会影响图像质量的其他辐射源时将存在问题。

因此，需要一种技术能够完全消除入射电子束和其他辐射源所引起的X射线导致的传感器中的亮点。这些从不符合预期图像统计特征的各种来源中产生的亮点就称为异常点。一种消除异常点的图像处理技术应能解决所有上述各种辐射源诱导产生的亮点，不论其来源如何。

目前已知一些基于从综合曝光值中去除异常点的图像处理技术。通过对局部图像统计数据进行评估，这些技术将建立一个无异常点值的局部预期范围，而异常点则被确认为不在局部预期范围内的那些像素。该范围的建立通常选取多个标准偏差用于减少对异常点的错误识别，而异常点是从未遭受直接辐射探测事件的像素中选出的。因为通常情况下，标准偏差或统计偏差的其他测量值随着局部照明强度(以下简称为每像素电子剂量或电子剂量)以及局部样本图像亮度而变化，并且样本可从一个图像变为下一个图像，或在图像内从一个区域变到下一个区域，因此通常每个待处理图像的阈值一般都是单独评估的。