控制理论与应用

作者：武毅男,方勇纯,樊志,王超,刘存桓,胡子琦

单位：南开大学机器人与信息自动化研究所,南开大学机器人与信息自动化研究所,南开大学机器人与信息自动化研究所,南开大学机器人与信息自动化研究所,南开大学机器人与信息自动化研究所,南开大学机器人与信息自动化研究所

关键词：原子力显微镜; 光学显微镜; 几何特征; 相似度评价; 图像配准

基金：国家自然科学基金重点项目(61633012).

原子力显微镜能够在光学显微镜的协助下, 克服自身成像范围的限制获得更大的成像视野, 同时保证纳米级的成像精度. 该方法需要实现原子力显微镜成像结果在光学视野中的精确定位, 而解决该问题的关键是进行两种显微图像之间的准确配准. 因此, 本文提出了一种基于几何特征相似度评估的跨尺度图像配准算法, 为进一步在原子力/光学显微镜共焦系统中实现精确定位和成像提供了基础. 具体而言, 本文首先利用原子力显微镜的探针在样品表面进行压印, 刻画出固定尺寸的几何图案，用以标定原子力显微镜和光学显微镜成像尺度之间的比例, 为图像配准提供先验知识. 随后, 本文设计了一种先进的图像处理算法, 分别提取原子力/光学显微镜图像中几何图案的特征, 并将其存储为内角向量和边长向量. 最后, 基于成像尺度比例和几何特征, 提出了一种新型的几何特征相似度评价函数, 通过对内角特征相似度和边长特征相似度进行加权融合, 实现高精度的跨尺度显微图像配准. 实验部分针对四种不同几何图案进行图像配准, 并对实验结果进行详细分析, 验证了本文方法的良好性能.

来源：2020年第9期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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