[发明专利]校正粒子衍射图像图案中心和欧拉角的方法、系统及介质

说明书

本发明提供了一种校正粒子衍射图像图案中心和欧拉角的方法、系统及介质。所需数据包括粒子衍射得到的晶体的实验衍射花样，以及所述晶体所对应的标准图案；校正方法是将所述标准图案与所述实验衍射花样配准，配准过程中通过目标函数来表征所述标准图案与所述实验衍射花样的差别，以欧拉角和图案中心的坐标为所寻求的参数，最小化所述目标函数以至收敛，得到校正后的图案中心和欧拉角。本发明实现简单，鲁棒性高，计算速度快，处理单张实验衍射花样耗时在秒级，精度比现有软件高3‑5倍，且可方便的应用于多种衍射实验领域。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体地，涉及一种校正粒子衍射图像图案中心和欧拉角的方法、系统及介质。

背景技术

粒子衍射技术包含X射线衍射，电子背散射衍射，透射电子衍射，中子衍射等。各种衍射技术以其非破坏性、易于自动化、高分辨率、高速度和丰富的观测结果，在各种工程材料检测和学术研究得到了广泛的应用。在扫描电子显微镜(SEM)中，入射于样品上的电子束与样品作用产生几种不同效应，其中之一就是在每一个晶粒内规则排列的晶格面上产生衍射。其中的电子背散射衍射技术(EBSD)装备小巧，能快速给出晶体种类、取向、晶粒大小、变形程度等信息，是材料、地质等领域广泛应用的技术。本说明书以电子背散射衍射技术为例，介绍本发明分析粒子衍射数据的体系、原理与优势。

电子背散射衍射技术中，电子束经过加速，射入样品表面，经过与样品组成原子的复杂作用，最终有部分电子射出样品表面，且电子出射的角度和样品晶面间距符合布拉格衍射方程，从而在屏幕上形成特征性的电子衍射图案，亦称菊池图、衍射花样。可参考专利文献CN105651792A公开的一种扫描电镜中透射电子菊池衍射装置及分析方法。

菊池图的位置、方向与六个参数最为密切，分别是表征晶体坐标系与样品坐标系相对转动的三个欧拉角，和作用体积相对于屏幕的三维空间坐标(图案中心，见图1)。欧拉角可以表征晶体材料的局部变形和旋转，但目前业界EBSD探测欧拉角有着0.5°左右的误差，从而限制了其展现样品精细结构的能力。图案中心是重要的几何参数，其精确度对EBSD观测数据的准确性有着很大的影响。业界存在一些校正EBSD、测量图案中心的方法，但该类方法或依赖于特定的硬件，例如在屏幕前加圆形罩子，从而影响菊池图的质量；或依赖于繁琐的优化算法，耗时长计算量大，且精确度并未达到最优。因此，急需一种简单易行且精确的校正粒子衍射图像图案中心和欧拉角的方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种校正粒子衍射图像图案中心和欧拉角的方法、系统及介质。

根据本发明提供的一种校正粒子衍射图像图案中心和欧拉角的方法，包括：

图案获取步骤：获取通过粒子衍射得到的晶体的实验衍射花样，以及通过计算模拟获取所述晶体所对应的标准图案；

配准步骤：将所述标准图案与所述实验衍射花样配准，配准过程中通过目标函数来表征所述标准图案与所述实验衍射花样的差别，以欧拉角和图案中心的坐标为所寻求的参数，最小化所述目标函数以至收敛，得到校正后的图案中心和欧拉角。

优选地，所述参数的数量为六个：三个欧拉角和图案中心的三维坐标。

优选地，还包括：

低通滤波步骤：将整个衍射实验所扫描的所述实验衍射花样的多个图案中心集齐，将图案中心通过低通过滤器处理。

优选地，还包括：

重复配准步骤：固定低通滤波得到的校正后的图案中心，仅将欧拉角作为变量重新进行配准。

优选地，所述粒子衍射包括电子背散射衍射，透射电子衍射，X射线衍射或中子衍射。

优选地，所述电子衍射包括电子背散射衍射EBSD和透射电子衍射TKD；