面向掃描探針顯微鏡的圖像畸變矯正及評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、隨著掃描探針顯微鏡（Scanning Probe Microscope，SPM）的發(fā)明，人類(lèi)對(duì)未知領(lǐng)域探索的步伐已經(jīng)邁入納米級(jí)別。經(jīng)過(guò)前人多年的研究與努力，這一方向形成了一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)域——納米科學(xué)與技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為納米技術(shù)。納米技術(shù)是研究尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)的材料的性質(zhì)和應(yīng)用。目前其主要包括五個(gè)方面，有納米材料學(xué)、納米化學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)及納米生物學(xué)等。在進(jìn)行應(yīng)用研究的同時(shí)，目前大量的研究工作依然專(zhuān)注于消除納米驅(qū)動(dòng)器——壓

2、電陶瓷的非線性特性。本課題從壓電陶瓷的三大非線性特性中的溫漂出發(fā)，在自行搭建的掃描探針顯微鏡平臺(tái)上，提出并實(shí)現(xiàn)了一種消除掃描高精度大圖時(shí)圖像內(nèi)畸變問(wèn)題的掃描方法，并提出一種對(duì)掃描圖像內(nèi)畸變進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。
　　本文首先利用本原公司產(chǎn)CSPM5500型號(hào)掃描探針顯微鏡組件與德國(guó)DS1103單板型dSPACE相連接，實(shí)現(xiàn)快速控制原型——Rapid Control Prototype(RCP)的掃描探針顯微鏡控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)上，可自主

3、對(duì)控制策略及算法進(jìn)行編寫(xiě)，此外也可對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤。其次，本文提出一種對(duì)掃描圖像內(nèi)畸變進(jìn)行矯正的算法來(lái)消除掃描高精度大圖時(shí)圖像內(nèi)畸變問(wèn)題。將設(shè)定掃描區(qū)域劃分為圖像小塊進(jìn)行掃描，再通過(guò)相位相關(guān)法計(jì)算出圖像小塊間的溫漂對(duì)圖像小塊進(jìn)行拼接得到高精度大圖。通過(guò)將圖像內(nèi)由溫漂造成的畸變轉(zhuǎn)換為圖像小塊間的漂移并通過(guò)相位相關(guān)法來(lái)消除的方式來(lái)達(dá)到抑制圖像內(nèi)畸變的目的。最后，本文提出了一種對(duì)掃描圖像內(nèi)畸變進(jìn)行評(píng)價(jià)的算法。將掃描得到的一維光柵圖像進(jìn)