一种一维纳米材料顶点检测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种一维纳米材料顶点检测方法和系统。该方法和系统，通过获取的背景分割阈值确定电子显微镜中图像的轮廓参数，然后根据轮廓参数确定目标一维纳米材料的轮廓线后，根据轮廓线确定目标一维纳米材料的对称中线，最后将轮廓线上与对称中线距离最小的点作为纳米材料的顶点。此外，在此基础上，本发明专利技术还采用轮廓缺陷程度表征阈值和直线度误差确定来进一步判断目标一维纳米材料是否存在缺陷。进而能够在实现指定长度的纳米材料顶点检测的基础上，精确实现高直线度、无表面缺陷的一维纳米材料顶点检测，以突破传统顶点检测方法在识别一维纳米材料顶点的同时，能够有效解决表面存在缺陷以及弯曲一维纳米材料顶点被误检测的难题。测的难题。测的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种一维纳米材料顶点检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及纳米材料顶点检测
，特别是涉及一种一维纳米材料顶点检测方法和系统。

技术介绍

[0002]随着消费级电子产品与机器人技术的快速发展，半导体芯片、微纳米传感器和微电子制造系统(MEMS)等纳电子器件的高度集成化、节能化、成本效益等需求不断提升。如今，国际半导体技术发展路线图(ITRS)显示硅基纳电子电路在2017年已经实现了10nm制造技术，并预计在2020年实现5nm制造工艺。但是，随着硅片上电路密度的增加，芯片上电路的宽度达到了纳米量级，材料的物理和化学性能将也发生质的改变，其复杂性和差错率将呈现指数式的增长，最终导致纳电子器件不能正常的工作，因此需要寻找新的功能性材料和电路制造技术来实现摩尔定律的延续。
[0003]在功能性材料层面，金属及其氧化物纳米线、碳纳米管等一维材料的发现为摩尔定律的延续带来了希望。由于一维纳米材料在两个维度上处于纳米尺度，使其具有量子隧穿效应、量子尺寸效应、表面效应和介电限域等效应，呈现出了不同于块体材料的光、电、热、磁、力等宏观性能，这为一维功能性纳米材料在纳电子器件中的应用奠定了理论基础。为实现一维纳米材料器件化的制备，目前机器人化的由下到上的器件柔性制造技术受到广泛关注。即通过可实现纳米尺度定位的操作器拾取一维纳米材料后进行器件化组装和制备。为提升机器人化器件组装效率，需要研究一维纳米材料的自动化识别，拾取以及放置等操作。在一维纳米材料的拾取过程中，材料顶点的自动化检测是材料操作的基础。
[0004]鉴于一维纳米材料尺度小，且借助电子显微镜(SEM)下才能观测到，因此目前多采用基于SEM视觉图像处理技术实现一维纳米材料与背景的有效分割、轮廓提取和顶点检测。在顶点检测方法中，现有方法，例如“一种基于SEM的碳纳米管自动识别的图像处理方法，CN201610366152.2”，主要是通过轮廓梯度计算，在轮廓出现翻转时认为当前的像素点位于顶点，再通过设置以顶点为圆心的圆的半径长度，实现指定长度一维纳米材料的拾取。但是该类方法无法有效排除弯曲一维纳米材料和具有表面缺陷的非所需纳米材料，误检测顶点严重降低了一维纳米材料的自动化有效拾取效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种能够在实现指定长度的一维纳米材料顶点检测的基础上，精确实现高直线度、无表面缺陷的一维纳米材料顶点检测方法和系统，以突破传统顶点检测方法在识别一维纳米材料顶点的同时，能够有效解决表面存在缺陷以及弯曲一维纳米材料顶点被误检测的难题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种一维纳米材料顶点检测方法，包括：
[0008]获取电子显微镜中的图像；所述图像包括：双面导电胶图像、目标一维纳米材料图
像、原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像和背景图像；
[0009]获取所述电子显微镜中图像的背景分割阈值；所述背景分割阈值包括第一背景分割阈值、第二背景分割阈值和第三背景分割阈值；所述第一背景分割阈值为双面导电胶图像与所述背景图像进行分割的阈值；所述第二背景分割阈值为所述目标一维纳米材料图像与所述背景图像进行分割的阈值；所述第三背景分割阈值为原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像与所述背景图像进行分割的阈值；
[0010]根据所述背景分割阈值确定所述电子显微镜中图像的轮廓参数；所述轮廓参数包括：所述双面导电胶图像的轮廓参数、所述目标一维纳米材料图像的轮廓参数和所述原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像的轮廓参数；
[0011]根据所述轮廓参数确定目标一维纳米材料的轮廓线；
[0012]根据所述轮廓线确定所述目标一维纳米材料的对称中线；所述对称中线与穿过所述目标一维纳米材料的一端的中心点和所述目标一维纳米材料的另一端的中心点的直线平行；
[0013]根据所述轮廓线和所述对称中线确定所述目标一维纳米材料的顶点；所述顶点为所述轮廓线上与所述对称中线距离最小的点。
[0014]优选的，所述根据所述背景分割阈值确定所述电子显微镜中图像的轮廓参数，具体包括：
[0015]采用轮廓识别算法，根据所述背景分割阈值确定所述电子显微镜中图像的轮廓参数。
[0016]优选的，所述根据所述轮廓线确定所述目标一维纳米材料的对称中线，具体包括：
[0017]获取所述轮廓线中的第一子轮廓线和第二子轮廓线；
[0018]将所述第一子轮廓线和所述第二子轮廓线进行拟合得到所述对称中线。
[0019]优选的，所述获取所述轮廓线中的第一子轮廓线和第二子轮廓线，之后还包括：
[0020]根据所述第一子轮廓线和所述第二子轮廓线确定直线度误差；
[0021]获取轮廓缺陷程度表征阈值；
[0022]根据所述直线度误差和所述轮廓缺陷程度表征阈值确定所述目标一维纳米材料是否存在缺陷；
[0023]当所述直线度误差大于所述轮廓缺陷程度表征阈值时，所述目标一维纳米材料存在缺陷；当所述直线度误差小于等于所述轮廓缺陷程度表征阈值时，所述目标一维纳米材料无缺陷。
[0024]对应于上述提供的一维纳米材料顶点检测方法，本专利技术还提供了以下检测系统：
[0025]一种一维纳米材料顶点检测系统，包括：
[0026]图像获取模块，用于获取电子显微镜中的图像；所述图像包括：双面导电胶图像、目标一维纳米材料图像、原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像和背景图像；
[0027]背景分割阈值获取模块，用于获取所述电子显微镜中图像的背景分割阈值；所述背景分割阈值包括第一背景分割阈值、第二背景分割阈值和第三背景分割阈值；所述第一背景分割阈值为双面导电胶图像与所述背景图像进行分割的阈值；所述第二背景分割阈值为所述目标一维纳米材料图像与所述背景图像进行分割的阈值；所述第三背景分割阈值为原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像与所述背景图像进行分割的阈值；
[0028]轮廓参数确定模块，用于根据所述背景分割阈值确定所述电子显微镜中图像的轮廓参数；所述轮廓参数包括：所述双面导电胶图像的轮廓参数、所述目标一维纳米材料图像的轮廓参数和所述原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像的轮廓参数；
[0029]轮廓线确定模块，用于根据所述轮廓参数确定目标一维纳米材料的轮廓线；
[0030]对称中线确定模块，用于根据所述轮廓线确定所述目标一维纳米材料的对称中线；所述对称中线与穿过所述目标一维纳米材料的一端的中心点和所述目标一维纳米材料的另一端的中心点的直线平行；
[0031]顶点确定模块，用于根据所述轮廓线和所述对称中线确定所述目标一维纳米材料的顶点；所述顶点为所述轮廓线上与所述对称中线距离最小的点。
[0032]优选的，所述轮廓参数确定模块，具体包括：
[0033]轮廓参数确定单元，用于采用轮廓识别算法，根据所述背景分割阈值确定所述电子显微镜中图像的轮廓参数。
[0034]优选的，所述对称中线确定模块，具体包括：
[0035]子轮廓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一维纳米材料顶点检测方法，其特征在于，包括：获取电子显微镜中的图像；所述图像包括：双面导电胶图像、目标一维纳米材料图像、原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像和背景图像；获取所述电子显微镜中图像的背景分割阈值；所述背景分割阈值包括第一背景分割阈值、第二背景分割阈值和第三背景分割阈值；所述第一背景分割阈值为双面导电胶图像与所述背景图像进行分割的阈值；所述第二背景分割阈值为所述目标一维纳米材料图像与所述背景图像进行分割的阈值；所述第三背景分割阈值为原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像与所述背景图像进行分割的阈值；根据所述背景分割阈值确定所述电子显微镜中图像的轮廓参数；所述轮廓参数包括：所述双面导电胶图像的轮廓参数、所述目标一维纳米材料图像的轮廓参数和所述原子力显微镜悬臂梁末端执行器图像的轮廓参数；根据所述轮廓参数确定目标一维纳米材料的轮廓线；根据所述轮廓线确定所述目标一维纳米材料的对称中线；所述对称中线与穿过所述目标一维纳米材料的一端的中心点和所述目标一维纳米材料的另一端的中心点的直线平行；根据所述轮廓线和所述对称中线确定所述目标一维纳米材料的顶点；所述顶点为所述轮廓线上与所述对称中线距离最小的点。2.根据权利要求1所述的一维纳米材料顶点检测方法，其特征在于，所述根据所述背景分割阈值确定所述电子显微镜中图像的轮廓参数，具体包括：采用轮廓识别算法，根据所述背景分割阈值确定所述电子显微镜中图像的轮廓参数。3.根据权利要求1所述的一维纳米材料顶点检测方法，其特征在于，所述根据所述轮廓线确定所述目标一维纳米材料的对称中线，具体包括：获取所述轮廓线中的第一子轮廓线和第二子轮廓线；将所述第一子轮廓线和所述第二子轮廓线进行拟合得到所述对称中线。4.根据权利要求3所述的一维纳米材料顶点检测方法，其特征在于，所述获取所述轮廓线中的第一子轮廓线和第二子轮廓线，之后还包括：根据所述第一子轮廓线和所述第二子轮廓线确定直线度误差；获取轮廓缺陷程度表征阈值；根据所述直线度误差和所述轮廓缺陷程度表征阈值确定所述目标一维纳米材料是否存在缺陷；当所述直线度误差大于所述轮廓缺陷程度表征阈值时，所述目标一维纳米材料存在缺陷；当所述直线度误差小于等于所述轮廓缺陷程度表征阈值时，所述目标一维纳米材料无缺陷。5.一种一维纳米材料顶点检测系统，其特征在于，包括：图像获取模块，用于获取电子显...

【专利技术属性】
技术研发人员：于志强，石青，陈会金，黄强，福田敏男，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：