晶格点自动识别算法

算法简介

为了更好地识别 FFT 图像中的晶格点位置,我们需要对图像进行以下处理步骤:

  1. 图像像素合并:对于高倍率图像,为了便于识别 FFT 图像中的晶格点,建议先对图像执行适当的 binning 处理,以降低分辨率并提升处理效率。

  2. 中心斑屏蔽:由于 FFT 图像中心斑的信号强度较高,可能会干扰晶格点的识别。因此,在中心斑位置应用遮罩(mask)以屏蔽强信号,从而确保晶格点信号的准确识别。

  3. 晶格点降噪:FFT 图像中常伴有大量噪声信号,若直接应用 中心定位算法 ,可能会将噪声误识为晶格点。为此,建议使用高斯滤波对 FFT 图像进行降噪,以增强晶格点的可见性。详见 高斯降噪算法

  4. 无用亮斑清理:在降噪过程中,部分噪声可能会强化为亮斑,导致 中心定位算法 误将其识别为晶格点。为避免此情况,可以使用以下两种算法去除无效亮斑:

  1. 识别亮斑坐标:通过亮斑识别算法找到亮斑的坐标,并将其记为 Identified Spots

  2. 过滤亮斑坐标:如果选择了样品类型,可以根据样品的标准晶格点坐标(Standard Pattern)过滤识别出的亮斑坐标,从而进一步去除无效亮斑。过滤后的亮斑坐标记为 Filtered Spots

  3. 优化亮斑坐标:应用 中心定位算法 对过滤后的亮斑坐标进一步优化,生成精确坐标并记为 Refined Spots。根据 Standard PatternRefined Spots 的坐标误差计算倍率误差。

  4. 锚点坐标:默认情况下,倍率误差计算基于所有识别出的晶格点。若 用户指定了锚点坐标Fiducial Spots),则根据 Standard PatternFiducial Spots 的坐标误差重新计算倍率误差。

高斯降噪算法

通过高斯降噪算法,可将 FFT 图像转换为二值图像,将亮斑区域的像素值设为 1,其余像素设为 0。通过调节 Tuning Mode 中的 Sigma LowSigma HighGradient 参数,可以调节最终的降噪效果。

../_images/gaussian_denoise_algorithm.png

非圆形亮斑过滤算法

对于非圆形(长宽比异常)的亮斑,可以通过该算法将其排除。通过调节 Tuning Mode 中的 Aspect Ratio < 参数,可以调节最终的过滤效果。

../_images/aspect_ratio_algorithm.png

亮斑面积过滤算法

对于面积较小的亮斑,可以通过该算法将其排除。可以在 Tuning Mode 中调整 Spot Area <Spot Removal Ratio < 参数,以控制最终的过滤效果。

  • Spot Area < 参数:指定亮斑的最小面积阈值,过滤掉小于该像素数的亮斑。

  • Spot Removal Ratio < 参数:基于亮斑面积的中位数。若某个亮斑的面积小于 中位数 * Spot Removal Ratio,则该亮斑会被去除。

中心定位算法

Center of Mass算法

Center of Mass 算法是一种用于精确定位图像中亮斑中心的算法。亮斑在图像中通常表现为强度值较高的区域,通过该算法,可以计算出亮斑的重心,从而实现精准定位。

算法步骤

  1. 选择亮斑区域:对图像进行预处理,选择出亮斑区域(例如通过阈值分割或形态学处理)。

  2. 计算质心:在亮斑区域内,使用以下公式计算质心坐标:

    \[\text{Center of Mass (X)} = \frac{\sum (x_i \times I_i)}{\sum I_i}, \quad \text{Center of Mass (Y)} = \frac{\sum (y_i \times I_i)}{\sum I_i}\]

    其中:

    • \(x_i\)\(y_i\) 是亮斑区域中每个像素的坐标,

    • \(I_i\) 是该像素的亮度值(强度值)。

  3. 输出中心坐标:计算出的质心坐标即为亮斑的中心位置。

Max Intensity算法

Max Intensity 算法是一种简单且高效的方法,用于确定图像中亮斑的中心位置。该算法通过寻找亮斑区域内亮度最高的像素,认为该位置即为亮斑的中心。此方法适用于亮斑中心亮度显著高于周围区域的图像。

算法步骤

  1. 选择亮斑区域:对图像进行预处理,识别出亮斑区域(例如使用阈值分割或形态学操作)。

  2. 查找最大亮度像素:在选定的亮斑区域内,查找亮度值最高的像素点,记下其坐标。

  3. 输出中心坐标:该坐标即为亮斑的中心位置。

算法参数

Tuning Mode

../_images/sub_dlg_tuning_mode1.png

Spot Selector

../_images/sub_dlg_spot_selector_Si1101.png

Display Editor

../_images/sub_dlg_display_editor1.png