[发明专利]扫描电镜图像的三维重建方法

说明书

本发明公开了一种扫描电镜图像的三维重建方法。本发明包括以下步骤：设定图像数目阈值，对SEM采集的图像首帧选取模板区域；以预定义步长移动样平台，获取实时图像，采用首帧的模板区域进行模板匹配；将匹配得到的图像加入匹配图像序列中；对匹配图像序列选取感兴趣区域，采用修正的拉普拉斯计算每个像素点的聚焦测量；采用高斯插值计算每个像素点的最大聚焦测量值，根据最大的聚焦测量值计算相应点的高度，得到三维点云；根据三维点云，插值拟合三维图形，实现三维重建。

技术领域

本发明涉及电镜图像处理领域，具体涉及一种扫描电镜图像的三维重建方法

背景技术

扫描电子显微镜(SEM)作为微观形貌观察和显微结构分析的大型分析仪器，已广泛应用于纳米材料尺寸的精确测量、性能表征以及材料的3D形貌恢复。此外，利用SEM图像作为视觉传感器，为自动化纳米操作的发展提供了极大的帮助，如I C芯片的自动检测、纳米线的自动拾取以及四探针自动测量纳米线阻抗特性，将人类从繁琐的手动纳米操作中解放出来，极大的提高了工作效率。但由于SEM图像缺少高度信息，从而导致末端执行器的损坏，极大的降低了自动化纳米操作的成功率。

然而，随着机器视觉的发展，基于二维图像的三维尺寸的测量获得了极大的发展。聚焦形貌恢复(SSF)因其精度高，实施简单已广泛应用于机器人避障，生物实体，矿物颗粒的三维重构中。但由于SSF获取大量的图形序列的过程中，由于执行机构的震动，导致样平台无法绝对上下移动，伴随着图像帧发生侧移，从而导致聚焦测量值得误差，从而影响三维重建的精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种扫描电镜图像的三维重建方法，可以消除由于执行机构的震动而导致传统SSF算法三维重建的误差，并且简单易实现。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种扫描电镜图像的三维重建方法，包括：

设定图像数目阈值，对SEM采集的图像首帧选取模板区域；

以预定义步长移动样平台，获取实时图像，采用首帧的模板区域进行模板匹配；

将匹配得到的图像加入匹配图像序列中；

当未达到所述图像数目阈值，重复上述步骤；

对匹配图像序列选取感兴趣区域，采用修正的拉普拉斯计算每个像素点的聚焦测量值；

采用高斯插值计算每个像素点的最大聚焦测量值，根据最大的聚焦测量值计算相应点的高度，得到三维点云；

根据所述三维点云，插值拟合三维图形，实现三维重建。

在其中一个实施例中，所述以预定义步长移动样平台，获取实时图像，采用首帧的模板区域进行模板匹配，具体包括：

以预定的步长移动样品台，获取实时图像；

采用系数匹配算法，以首帧模板区域作为模板对实时图像进行模板区域提取。

在其中一个实施例中，所述匹配图像序列，具体包括：

将实时图像上获取的模板图像区域加入首帧图像中，组合成新的图像序列，即为匹配图像序列。

在其中一个实施例中，所述对匹配图像序列选取感兴趣区域，采用修正的拉普拉斯计算每个像素点的聚焦测量值，具体包括：

在图像匹配序列中选取相同的位置作为感兴趣区域，组成感兴趣区域序列；

采用修正的拉普拉斯算子计算感兴趣区域序列内每个像素的聚焦测量值。

在其中一个实施例中，采用高斯插值计算每个像素点的最大聚焦测量值，根据最大的聚焦测量值计算相应点的高度，得到三维点云；

采用高斯插值来计算感兴趣区域序列每个像素的最大聚焦测量值；