基于图像识别的spm自动标定技术研究

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1、上海大学硕士学位论文摘要近年来，纳米科技发展的非常迅速，已经成为本世纪最核心的技术之一，而纳米科技的竞争，很大程度上体现在纳米表征和纳米操纵仪器的竞争。扫描探针显微镜(SPM)作为纳米科技的“跟”和“手”，不断提高它的测量和定位精度是纳米仪器界始终追求的目标。但是，由于扫描探针显微镜驱动机构的非线性，往往会导致扫描图像的扭曲和失真。为了解决上述问题，需要建立SPM的非线性校正模型。在建模的过程中，建模参数的标定是整个建模成功与否的先决条件。以往我们采用人为标定的方法，不但效率低，而且标定过程受人为因素干扰大。采用基于图像识别的SPM自动标定算法，不但可以大大提高标定效率，同时还有着更高

2、的标定精度。本文根据图像预处理和数学形态学的相关理论，针对标准二维光栅这种特殊图像，提出了一套行之有效的处理方法，并指出了其中需要注意的关键技术，这是图像预处理和数学形态学在光栅类图像上应用的一种全新尝试。与此同时，本文在最小距离分类法的基础上，进一步引入了点到直线距离的判定方法，这是对最小距离分类法的一种完善。本文最后，结合光栅图像特点，提出了一套标准二维光栅的全自动标定算法，目前在国内外相关文献上还未见类似成果的报道。本文从图像处理技术出发，利用VB6．0作为开发平台，开发了基于图像识别的SPM自动标定软件模块，以实现非线性建模参数的自动获取。本文的主要工作内容如下：研究图像预处理

3、和图像分割理论，在光栅刻录深浅不均匀的情况下，引入智能分割策略，正确完成图像二值化；研究数学形态学在标准二维光栅图像中的应用，提出具体算法流程并指明需要注意的细节；研究一套基于图像识别的SPM自动标定算法，并通过AJ—III型SPM产品的有效验证。本论文属应用性研究，所探索的新方法以及开发的应用软件，对图像识别技术在工程中的实际应用起到了抛砖引玉的作用，对以后处理类似图像具有实用的借鉴价值。关键词：数字图像处理，图像识别，数学形态学，扫描探针显微镜上海大学硕士学位论文AbstractInrecentyears，withtherapiddevelopmentofllanotechnolo

4、gy,ithasbeenthoughtofasoneofthecoretechnologyinthiscentury．Infact，thecompetitionofnanoisthecompetitionofinstrumentswhichcanoperateit．ScannerProbeMicroscope(SPM、isregardedasthe”eye”and”hand”ofnanotechnology,andhowtoincreasethemeasurementandpositionprecisionistheaimwhichallmanufacturersofllanoinst

5、rumentspursue。ButthenonlinearityofSPMwillresultinthedistortionofscannedpicture．Inordertosolvethisproblem，weshouldconstructanonlinearitycorrectionmodel．Duringtheprocessofmodeling，whetherwecallconstructamodelsuccessfullydependonthecalibrationofmodelingparameters，Formerly,wegettheseparametersmanual

6、ly,whichisinefficientandwillbedisturbedbythesubjectivefactorofhumanbeing．Viatheautomaticcalibrationofparameterssupportedbycomputerwhichisbasedonimagerecognitiontheory,wecarlenhancethecalibrationefficiencygreatly,andthecalibrationprecisionwillbeimprovedOilthesametime．Baseonthetheoryofimagepre-pro

7、cessandMathematicsMorphologic，weputforwardamethodtoprocesstheplanargratingimageandwealsopointthekeytechnologytowhichweshouldpayattention．Thisisanewapplicationtryofimagepre—processandMathematicsMorphologictheoryforplanargrati