基于TEM納米顆粒的圖像識別.pdf

1、納米科技是20世紀80年代逐漸發(fā)展起來的新興科學技術，也是21世紀科技產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容之一。納米材料顆粒粒度分布是影響材料性能的關鍵性因素之一，是表征零維納米材料的重要參數(shù)之一。如何檢測和評價納米材料顆粒粒度及其性能成為了零維納米材料制備和應用方面要解決的首要問題。透射電子顯微鏡(TEM)就是納米材料表征的重要工具，它可以觀察到在光學顯微鏡下無法看清的小于0.2um的亞顯微或超微結(jié)構(gòu)，目前TEM的分辨率可達0.1～0.2nm，可以用于

2、觀察樣品的精細結(jié)構(gòu)，甚至可以用于觀察僅僅一列原子的結(jié)構(gòu)。
　　本文利用數(shù)字圖像處理相關知識對近年來顆粒識別技術相關的理論和算法做了較為全面的了解和分析，并著重對納米顆粒識別技術中背景分割、粘連顆粒分割、參數(shù)統(tǒng)計等三個關鍵算法做了深入探討和研究。在此基礎上，使用Java程序設計語言，在跨平臺的基礎上設計了一套具有閾值分割、粘連顆粒分割及對納米顆粒大小、顆粒數(shù)、圓度等參數(shù)實現(xiàn)自動統(tǒng)計的實用軟件。本文具體工作如下:
　　首先對TE

3、M做了簡單的介紹和分析工作，進而更好地了解TEM圖像的特點。結(jié)合TEM圖像的特點通過平滑等圖像預處理技術對圖像進行初步的處理工作，改善了TEM圖像的質(zhì)量，為納米顆粒圖像的后續(xù)處理及分析工作奠定了基礎。
　　在TEM納米顆粒圖像的顆粒識別中，顆粒與背景的分割是整個識別過程的基礎和難點，本文通過對多種背景分割方法進行優(yōu)缺點對比，結(jié)合TEM納米顆粒圖像的特點采用最大相關性準則方法將顆粒與背景進行分割，在分割的過程中當目標像素與背景像素接

4、近時，容易把目標分割成背景，造成顆粒內(nèi)部出現(xiàn)孔洞，需要對孔洞進行填充。
　　由于TEM納米顆粒圖像的特殊性，總會出現(xiàn)少部分多個顆粒粘連在一起甚至團聚的現(xiàn)象，顆粒圖像的粘連顆粒分割是納米顆粒識別系統(tǒng)中的一個難點。本文研究了傳統(tǒng)的分水嶺算法和常見的分水嶺變換算法，比較分析了它們在粘連顆粒分割中的優(yōu)缺點，最后采用快速分水嶺變換與區(qū)域融合相結(jié)合的方法來實現(xiàn)圖像粘連顆粒的分割，分割效果較好，可以準確地將粘連的納米顆粒分開來，處理后的圖像能夠

5、更好的實現(xiàn)顆粒數(shù)目、大?。娣e）、周長等統(tǒng)計。
　　最后是對納米顆粒參數(shù)的統(tǒng)計工作，本文采用遞推方法對納米顆粒面積、數(shù)目進行計算，對于顆粒的周長則采用鏈式編碼的方式。
　　軟件系統(tǒng)實現(xiàn)部分是使用Java程序設計語言，在跨平臺的基礎上設計實現(xiàn)對TEM納米顆粒的識別和顆粒數(shù)目、大小（面積）、圓度等參數(shù)的統(tǒng)計工作。通過對系統(tǒng)進行測試表明:該系統(tǒng)可以完成對TEM納米顆粒圖片的導入，并能夠?qū)崿F(xiàn)TEM納米顆粒識別以及各參數(shù)的統(tǒng)計工作，基