Коррекция влияния помех на результаты зондовой микроскопии вытянутых объектов с использованием прогнозных оценок рельефа

Abstract

Корректное измерение длины объектов на изображениях, искажённых воздействием помех, является важной задачей зондовой микроскопии. Существующие методы измерения не в полной мере учитывают специфику конкретной предметной области. Целью настоящей работы являлась разработка нетребовательного к вычислительным ресурсам алгоритма выделения остовов объектов, ориентированного на особенности изображений в сканирующей зондовой микроскопии. Ограниченное быстродействие зондового микроскопа, загрязнение поверхности образца, неидеальность зонда приводят к типовым помехам в виде полос, 1/f шумов, флуктуаций яркости и вызывают дефрагментацию остовов объектов и снижение точности измерений длины. Предложенный в работе метод использует прогнозные оценки рельефа для устранения влияния этих помех. Прогноз определяется на основе экстраполяции информации из столбцов растра уже отсканированной части изображения. Прогнозный интервал равен одному интервалу дискретизации изображения. Совокупность прогнозных оценок формирует прогнозное изображение, которое затем используется при определении длины объектов. Особенность прогнозных изображений заключается в увеличении резкости искажённых помехами областей. Это позволило при выделении объектов с помощью детекторов кривизны дефрагментировать остовы и точнее измерить их длину. Исследования показали, что увеличение интегральной ошибки прогнозирования является признаком необходимости дополнительной обработки изображений от низкочастотных или ударных помех. При этом использование прогнозных изображений снижает относительное отклонение количества нераспознанных остовов и среднее отклонение максимальной измеренной длины. Установлено, что управляющая информация в виде прогнозных оценок может использоваться при обработке изображений в зондовой микроскопии для детектирования и частичного устранения помех. Формирование прогнозных изображений усиливает резкость объектов и повышает вероятность их корректного выделения методами, основанными на анализе изменений функции яркости.