一种电镜分区式自动对焦方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及扫描电镜成像，特别涉及一种电镜分区式自动对焦方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、扫描电镜利用高能电子束在样品表面扫描，通过检测与样品交互的电子信号来形成图像。相比之下，光学显微镜使用可见光来形成图像，物镜和目镜的组合确定了光学显微镜的放大倍数。在光学显微镜中，调焦通常是通过调整物镜与目镜之间的焦距，或者通过移动整个物镜或镜片的位置来实现。而在扫描电镜中，焦距的调整通常是通过调整电磁透镜系统来实现，该系统通过磁场对电子束进行聚焦，磁场强弱与线圈电流大小相关。

2、现有的电镜自动对焦方案基于图像处理算法，通常分为两个步骤：

3、(1)特征提取：从多个维度分析图像信息，提取对比度、梯度、频谱等特征；

4、(2)清晰度评价指标：设计相应的评价函数，结合所提特征计算清晰度评价函数值，从而量化图像清晰度，并根据结果反馈至控制端，改变聚焦电流。

5、接着重复(1)、(2)操作，直至评价指标达到期望的阈值范围内。

6、上述现有方案主要存在以下问题：

7、(1)速度慢：对焦过程中需要多次重复上述两个步骤才能完成；

8、(2)计算复杂度高：为了得到量化图像清晰度，特征提取需要对图像提取多个特征，过程中包含大量计算；

9、(3)精度差：不同于传统彩色图像，扫描电镜图像通常为黑白色，显示的是样品表面的形貌和细节，其特征信息相对较少，增加了特征提取难度。

技术实现思路

1、为了实现本发明的上述目的和其他优点，本发明的第一目的是提供一种电镜分区式自动对焦方法，包括以下步骤：

2、获取待拍摄的图像大小；

3、根据所述待拍摄的图像大小，在预设扫描方向将图像切分成多个区域；

4、在每个区域改变聚焦电流，并进行多个区域扫描，得到清晰度变化的电镜图像。

5、进一步地，所述在预设扫描方向将图像切分成多个区域步骤具体为在x方向将图像切分成多个区域。

6、进一步地，所述在每个区域改变聚焦电流步骤包括以下步骤：

7、在第一区域，通过第一区域对应的聚焦电流控制电子束在所述第一区域中y方向上的多行分别完成x方向逐行扫描；

8、在下一区域，根据上一区域对应的聚焦电流改变聚焦电流，通过改变后的聚焦电流控制电子束在下一区域中y方向上的多行分别完成x方向逐行扫描，重复当前步骤，直至完成所有区域扫描。

9、进一步地，所述根据上一区域对应的聚焦电流改变聚焦电流的公式为：

10、ai＝ai-1+d

11、其中，ai为当前区域对应的聚焦电流，ai-1为上一区域对应的聚焦电流，i为当前区域的序号，d为改变量。

12、进一步地，所述根据上一区域对应的聚焦电流改变聚焦电流步骤还包括以下步骤：

13、根据电镜图像清晰度变化趋势判定聚焦电流的取值区间。

14、进一步地，所述根据电镜图像清晰度变化趋势判定聚焦电流的取值区间步骤还包括以下步骤：

15、在初始阶段，随机根据经验设置聚焦电流的初始值，并将所述改变量设置为大于阈值的数值，以便于初步判定聚焦电流区间；

16、在完成若干次聚焦过程后，根据成像结果将清晰度较高的区域的聚焦电流设置为所述聚焦电流的初始值，并减小所述改变量，以实现更精细的聚焦。

17、进一步地，所述在预设扫描方向将图像切分成多个区域步骤还包括以下步骤：

18、根据样品表面细节丰富程度将图像切分成多个区域，以保证每个区域内的成像特征能满足用户判定图像的清晰程度。

19、本发明的第二目的是提供一种电镜分区式自动对焦装置，实现上述的方法，包括：扫描发生器、电磁控制电路，所述扫描发生器用于分别输出x方向和y方向扫描信号，离子束先沿着x方向从左到右扫描，接着转到下一行再进行重复扫描，所述扫描发生器将当前y方向扫描信号发送至所述电磁控制电路，所述电磁控制电路用于改变每个区域的聚焦电流。

20、本发明的第三目的是提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器连接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现上述的方法。

21、本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现上述的方法。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、无需复杂计算：整个对焦过程在硬件端可实现，只需要扫描发生器与电磁控制电路配合即可，不需要额外的运算；

24、速度快、效率高：一次对焦过程等效于正常拍摄一幅图，正常情况下，重复2次上述过程即可完成对焦。

25、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.一种电镜分区式自动对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种电镜分区式自动对焦方法，其特征在于：所述在预设扫描方向将图像切分成多个区域步骤具体为在x方向将图像切分成多个区域。

3.如权利要求1所述的一种电镜分区式自动对焦方法，其特征在于：所述在每个区域改变聚焦电流步骤包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的一种电镜分区式自动对焦方法，其特征在于：所述根据上一区域对应的聚焦电流改变聚焦电流的公式为：

5.如权利要求4所述的一种电镜分区式自动对焦方法，其特征在于：所述根据上一区域对应的聚焦电流改变聚焦电流步骤还包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的一种电镜分区式自动对焦方法，其特征在于：所述根据电镜图像清晰度变化趋势判定聚焦电流的取值区间步骤还包括以下步骤：

7.如权利要求1所述的一种电镜分区式自动对焦方法，其特征在于：所述在预设扫描方向将图像切分成多个区域步骤还包括以下步骤：

8.一种电镜分区式自动对焦装置，实现如权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，包括：扫描发生器、电磁控制电路，所述扫描发生器用于分别输出x方向和y方向扫描信号，离子束先沿着x方向从左到右扫描，接着转到下一行再进行重复扫描，所述扫描发生器将当前y方向扫描信号发送至所述电磁控制电路，所述电磁控制电路用于改变每个区域的聚焦电流。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器连接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现如权利要求1～7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现如权利要求1～7任一项所述的方法。

技术总结本发明提供一种电镜分区式自动对焦方法、装置、设备及存储介质，该方法包括步骤：获取待拍摄的图像大小；根据待拍摄的图像大小，在预设扫描方向将图像切分成多个区域；在每个区域改变聚焦电流，并进行多个区域扫描，得到清晰度变化的电镜图像。本发明无需复杂计算：整个对焦过程在硬件端可实现，只需要扫描发生器与电磁控制电路配合即可，不需要额外的运算；速度快、效率高：一次对焦过程等效于正常拍摄一幅图，正常情况下，重复2次上述过程即可完成对焦。技术研发人员：马刚,于潇,尉东光受保护的技术使用者：屹东光学技术（苏州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1