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1、基于圖像配準的掃描電鏡圖像誤差校正林玉玲韓國強福州大學機械工程及自動化學院掃描電子顯微鏡（SEM）是表征納米材料和納米結構的重要測量儀器。掃描電鏡在環(huán)境的影響下會產生圖像失真，尤其在微納尺度范圍內會產生較大的測量誤差。為丫修正SEM圖像的測量誤差，提出基于圖像配準的圖像誤差校正方法。該方法采用基于特征屬性的圖像配準技術，通過加速穩(wěn)健特征算法提取圖像特征點并構造描述矢量，建立失真圖像的空間變換模型，從而恢復樣品的真實圖像。實驗證明該方法能夠有效地校正掃描電鏡圖像，提高樣品形貌觀測的準確性和精度。關鍵詞：掃描電鏡;觀測精度;圖像配準;SURF算法;誤差校正;基金：國家自然科學綦金資助項FI
2、（51205063）DistortionEliminationforScanningElectronMicroscopeImagesBasedonImageRegistrationLINYulingHANGuoqiangSchoolofMechanicalEngineeringandAutomatic,FuzhouUniversity;Abstract：Scanningelectronmicroscopy(SEM)isanimportantequipmenttocharacterizedimensionandmorphologyofnanomaterials.ForSEMimages,
3、theimagedistortioniseasilyproducedundertheinfluenceofexternalsurroundings.Tnordertocorrecttheimageerror,amethodforSRMimagedistortioneliminationbasedonimageregistrationissuggested.Thefeature-basedimageregistrationtechniqueisadoptedinthemethod.TheSpeededuprobustfeatures(SURF)algorithmisusedforfeat
4、urepointextractionandvectordescription.Thentheimagetransformationmodelofspatialdistortionisestablished.Therebythetrueimagecanberestored.ExperimentalresultsshowthatthismethodcanbeusedtoeffectivelycorrectSEMimageerror,andimprovethemeasurementaccuracyofthescanningelectronmicroscopy.Keyword：SEM;obse
5、rvationaccuracy;imageregistration;SURFalgorithm;distortionelimination;0引言掃描電子顯微鏡（SRM）具有納米級高分辨率，它利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態(tài)，廣泛應用于納米材料的形貌觀察和尺寸檢測m。但是由于荷電效應、邊緣效應、樣品損傷、樣品導電不佳等客觀因素和操作人員水平等主觀因素，易引起掃描圖像失真，并產生圖像噪聲m。因此，顯微鏡成像誤差消除對于樣品形貌的高精密測量具有重要意義。誤差消除主要通過測量過程中的自動補償或者測量過后的圖像誤差校正實現(xiàn)。測量過程補償方法，不僅要改動結構復雜的顯微鏡裝置，且在高分辨率
6、成像下還會引起額外噪聲ui。圖像誤差校正方法具有更大優(yōu)勢［4-5］，其無需改變顯微鏡結構即可實現(xiàn)閣像誤差的校正，因此廣泛應用于納米級掃描圖像修正，能有效提高形貌測量的準確性。1圖像配準技術圖像配準，指通過在不同視角、不同時刻、或不同傳感器獲得的同一場景的兩幅或多幅圖像，進行不斷地迭和過程，使同一坐標下的像素對應同一場景點M。用數(shù)學描述定義圖像配準，即把一幅待配準圖像坐標（X，y）映射到參考圖像坐標系的某一坐標（x’，y’）上，再對其像素進行重采樣m。木文基于圖像配準技術將兩幅或幾幅存在誤差的圖像進行迭和配準，獲得一幅更為精確的圖像，從而實現(xiàn)圖像的誤差修正。如圖1所示，兩組原圖像分別配準
7、得到兩幅初匹配圖像，經二次配準后得到一幅更精確的圖像?；趨^(qū)域的圖像配準方法可以校正原子力顯微鏡的圖像失真，但其僅針對掃描線間熱漂移進行校正，對存在較大噪聲或者重疊量較少的兩幅待配準圖像并沒有明顯的校正效果?；谔卣鞯膱D像配準方法能夠將圖像的各種分析轉化為對圖像特征的分析，從而減小圖像處理過程的運算量，并對灰度變化、圖像變形等情況具有更好的適應能力，其匹配也精度更高。該方法的關鍵步驟在于特征點的提取和匹配?；诔叨瓤臻g的圖像局部特征描述算子，即
