掃描探針顯微鏡自動標定算法及重定位技術的研究與應用.pdf

1、近年來，隨著各國政府的日益重視和巨大投入，納米科技發(fā)展迅速，已成為本世紀最核心的技術之一。而納米科技的競爭，很大程度上體現(xiàn)在納米研究工具上。掃描探針顯微鏡(SPM，Scanning Probe Microscope)，作為納米表征和納米操縱的利器，被譽為是納米科技的“眼”和“手”，不斷提高它的測量以及定位精度是納米工作者始終追求的目標。但是，由于掃描探針顯微鏡的壓電掃描器自身的遲滯、蠕變、耦合等非線性特性，往往會導致掃描圖像的扭曲和失真

2、，給納米尺度上的定量分析以及納米操縱中的重定位操作帶來了極大的不便。 本文以用戶的實際需求為導向，針對掃描探針顯微鏡標定過程效率低下且自動化度低等特點，提出了一種基于圖像模式識別的自動標定方法，并進行了編程實現(xiàn)，實驗證明該算法具有良好的標定效果。同時，針對納米操縱中的定位要求，提出了一種基于BP神經網絡的前饋逆模補償PID復合控制重定位算法。本文主要取得以下研究成果： 1．針對SPM二維光柵圖像，提出了一套以圖像處理與數(shù)

3、學形態(tài)學運算為基礎的特征提取算法，該算法能有效提取光柵圖像的特征信息，而將無關的信息濾除。 2．設計出一種基于圖像模式識別的光柵圖像特征點有效性判別算法，用于判別光柵圖像特征點的真?zhèn)?。該算法的輸出為光柵圖像的水平、垂直柵格的格數(shù)，根據這一數(shù)據可直接計算出標定參數(shù)。 3．基于上述特征提取和模式識別的研究成果，作者開發(fā)了一款自動標定軟件--《SPM光柵測量系統(tǒng)》，并已于2007年2月獲得軟件著作權。該軟件通過對光柵圖像特征的