一种扫描电子显微镜图像优化增强方法技术

本发明专利技术涉及图像局部增强技术领域，具体涉及一种扫描电子显微镜图像优化增强方法。方法包括：获取扫描电子显微镜采集到的集成电路半导体器件的灰度图像及对应的灰度直方图；根据灰度直方图中每两个相邻灰度级对应的频率的差异确定第一阈值；根据每个非特征方向上像素点的灰度值获得对应的拟合曲线；根据拟合曲线上峰值点的分布情况得到对应的参考灰度值；基于特征灰度值和参考灰度值确定第二阈值，进而确定目标像素点和背景像素点；对目标像素点的灰度值进行增强处理，对背景像素点的灰度值进行削弱处理，获得处理后的集成电路半导体器件图像。本发明专利技术提高了扫描电子显微镜图像的优化增强效果。增强效果。增强效果。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描电子显微镜图像优化增强方法


[0001]本专利技术涉及图像局部增强
，具体涉及一种扫描电子显微镜图像优化增强方法。

技术介绍

[0002]扫描电子显微镜是一种能够观察和分析样品表面形貌和化学成分的仪器，其图像富有立体感、真实感且易于识别，在化学、矿物以及材料等多个领域发挥了重要的作用。随着集成电路半导体器件的尺寸向微米纳米级发展，这使得扫描电子显微镜在集成电路中的应用也越来越广泛。但是扫描电子显微镜图像在拍摄和传输过程中通常会受到电路自身或者环境的噪声干扰，从而导致图像被噪声污染，使得图像质量下降。因此，扫描电子显微镜图像的增强处理对于物质微观结构的分析具有重要的作用。
[0003]目前，扫描电子显微镜采集到的半导体器件图像存在斑点状的噪声，这些噪声会对后续半导体器件的分析和观察造成干扰和影响，因此需要对采集到的图像进行增强处理。现有的图像增强方法如直方图均衡化、线性增强等方法均是对图像全局进行处理，在增强图像中半导体特征的同时也增强了图像中的噪声，不符合预期的效果。

技术实现思路

[0004]为了解决现有方法在对扫描电子显微镜采集到的半导体器件图像进行增强处理时，增强图像中半导体特征的同时也增强了图像中的噪声，不符合预期的效果的问题，本专利技术的目的在于提供一种扫描电子显微镜图像优化增强方法，所采用的技术方案具体如下：本专利技术提供了一种扫描电子显微镜图像优化增强方法，该方法包括以下步骤：获取扫描电子显微镜采集到的集成电路半导体器件的灰度图像及其对应的灰度直方图；根据所述灰度直方图中每两个相邻灰度级对应的频率的差异情况，确定第一阈值；对所述灰度图像进行直线检测，基于直线检测结果确定特征方向和非特征方向；根据每个特征方向上像素点之间的灰度差异以及所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，得到特征灰度值；对所述灰度图像中每个非特征方向上像素点的灰度值进行曲线拟合获得每个非特征方向对应的拟合曲线；根据每个非特征方向对应的拟合曲线上峰值点的分布情况，得到每个非特征方向对应的参考灰度值；基于所述特征灰度值和所有的所述参考灰度值确定第二阈值；所述第二阈值小于所述第一阈值；基于所述第一阈值和所述第二阈值对所述灰度图像中的像素点进行分类获得目标像素点和背景像素点；根据目标像素点对应的灰度值范围对目标像素点的灰度值进行增强处理，根据背景像素点对应的灰度值范围对背景像素点的灰度值进行削弱处理，获得处理后的集成电路半导体器件图像。
[0005]优选的，所述根据所述灰度直方图中每两个相邻灰度级对应的频率的差异情况，
确定第一阈值，包括：获取所述灰度直方图中最大频率对应的灰度级记为最大频率灰度级；对所述灰度直方图中所有灰度级对应的频率进行曲线拟合获得第一曲线；获取所述第一曲线上的峰值点；将所述第一曲线上所述最大频率灰度级右侧的所有峰值点对应的灰度值的均值确定为第一阈值。
[0006]优选的，所述对所述灰度图像进行直线检测，基于直线检测结果确定特征方向和非特征方向，包括：采用霍夫直线检测方法对所述灰度图像进行边缘检测，分别统计水平方向上直线的数量和竖直方向上直线的数量；将水平方向和竖直方向中直线的数量最多的方向确定为特征方向，将水平方向和竖直方向中直线的数量最少的方向确定为非特征方向。
[0007]优选的，所述根据每个特征方向上像素点之间的灰度差异以及所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，得到特征灰度值，包括：对于任一特征方向：分别计算该特征方向上各像素点的灰度值与该特征方向上所有像素点的灰度均值之间的差值绝对值，作为该特征方向上各像素点对应的灰度差异；将该特征方向上所有像素点对应的灰度差异的平均值，确定为该特征方向的离散程度；将所有特征方向的离散程度按照从小到大的顺序进行排序获得离散程度序列；判断所述离散程度序列中的第一个元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均值是否小于所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，若小于，则判断所述离散程度序列中的第二个元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均值是否小于所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，若小于，则继续判断第三个元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均值与所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值的大小关系，以此类推，直到所述离散程度序列中的元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均值大于或等于所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，将此时离散程度序列中对应的元素的前一个元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均值确定为特征灰度值。
[0008]优选的，所述根据每个非特征方向对应的拟合曲线上峰值点的分布情况，得到每个非特征方向对应的参考灰度值，包括：对于第j个非特征方向：判断第j个非特征方向对应的拟合曲线上相邻两个峰值点之间的幅值差异是否小于预设差异阈值，若小于，则将相邻两个峰值点作为同一峰值集合中的峰值点，获得不少于两个峰值集合；分别计算每个峰值集合中所有峰值点的平均幅值，将平均幅值最大的峰值集合记为第一峰值集合，将平均幅值次大的峰值集合记为第二峰值集合；将所述第一峰值集合中幅值最小的峰值点记为第一峰值；将所述第二峰值集合中幅值最大的峰值点记为第二峰值；基于所述第一峰值对应的灰度值和所述第二峰值对应的灰度值，确定第j个非特征方向对应的参考灰度值。
[0009]优选的，基于所述第一峰值对应的灰度值和所述第二峰值对应的灰度值，确定第j个非特征方向对应的参考灰度值，包括：
将所述第一峰值对应的灰度值与所述第二峰值对应的灰度值之间的差值绝对值，确定为第j个非特征方向对应的参考灰度值。
[0010]优选的，所述基于所述特征灰度值和所有的所述参考灰度值确定第二阈值，包括：计算所有的所述参考灰度值的平均值；将所述特征灰度值与所述所有的所述参考灰度值的平均值之间的差值，确定为第二阈值。
[0011]优选的，所述基于所述第一阈值和所述第二阈值对所述灰度图像中的像素点进行分类获得目标像素点和背景像素点，包括：将所述灰度图像中灰度值大于所述第二阈值且小于所述第一阈值的像素点，确定为目标像素点；将所述灰度图像中灰度值小于或等于所述第二阈值的像素点，确定为第一类背景像素点；将所述灰度图像中灰度值大于或等于所述第一阈值的像素点，确定为第二类背景像素点；所述背景像素点包括第一类背景像素点、第二类背景像素点。
[0012]优选的，所述根据目标像素点对应的灰度值范围对目标像素点的灰度值进行增强处理，包括：采用如下公式计算第m个目标像素点对应的增强后的灰度值：其中，为第m个目标像素点对应的增强后的灰度值，为第一阈值，为第二阈值，为第m个目标像素点的原始灰度值。
[0013]优选的，根据背景像素点对应的灰度值范围对背景像素点的灰度值进行削弱处理，包括：对于第n个第一类背景像素点：将第n个第一类背景像素点的灰度值的一半作为第n个第一类背景像素点对应的削弱后的灰度值；采用如下公式计算第k个第二类背景像素点对应的削弱后的灰度值：其中，为第k个第二类背景像素点对应的削弱后的灰度值，为第k个第二类背景像素点的原始灰度值，为第一阈值，为第二阈值。
[0014]本专利技术至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描电子显微镜图像优化增强方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：获取扫描电子显微镜采集到的集成电路半导体器件的灰度图像及其对应的灰度直方图；根据所述灰度直方图中每两个相邻灰度级对应的频率的差异情况，确定第一阈值；对所述灰度图像进行直线检测，基于直线检测结果确定特征方向和非特征方向；根据每个特征方向上像素点之间的灰度差异以及所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，得到特征灰度值；对所述灰度图像中每个非特征方向上像素点的灰度值进行曲线拟合获得每个非特征方向对应的拟合曲线；根据每个非特征方向对应的拟合曲线上峰值点的分布情况，得到每个非特征方向对应的参考灰度值；基于所述特征灰度值和所有的所述参考灰度值确定第二阈值；所述第二阈值小于所述第一阈值；基于所述第一阈值和所述第二阈值对所述灰度图像中的像素点进行分类获得目标像素点和背景像素点；根据目标像素点对应的灰度值范围对目标像素点的灰度值进行增强处理，根据背景像素点对应的灰度值范围对背景像素点的灰度值进行削弱处理，获得处理后的集成电路半导体器件图像。2.根据权利要求1所述的一种扫描电子显微镜图像优化增强方法，其特征在于，所述根据所述灰度直方图中每两个相邻灰度级对应的频率的差异情况，确定第一阈值，包括：获取所述灰度直方图中最大频率对应的灰度级记为最大频率灰度级；对所述灰度直方图中所有灰度级对应的频率进行曲线拟合获得第一曲线；获取所述第一曲线上的峰值点；将所述第一曲线上所述最大频率灰度级右侧的所有峰值点对应的灰度值的均值确定为第一阈值。3.根据权利要求1所述的一种扫描电子显微镜图像优化增强方法，其特征在于，所述对所述灰度图像进行直线检测，基于直线检测结果确定特征方向和非特征方向，包括：采用霍夫直线检测方法对所述灰度图像进行边缘检测，分别统计水平方向上直线的数量和竖直方向上直线的数量；将水平方向和竖直方向中直线的数量最多的方向确定为特征方向，将水平方向和竖直方向中直线的数量最少的方向确定为非特征方向。4.根据权利要求1所述的一种扫描电子显微镜图像优化增强方法，其特征在于，所述根据每个特征方向上像素点之间的灰度差异以及所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，得到特征灰度值，包括：对于任一特征方向：分别计算该特征方向上各像素点的灰度值与该特征方向上所有像素点的灰度均值之间的差值绝对值，作为该特征方向上各像素点对应的灰度差异；将该特征方向上所有像素点对应的灰度差异的平均值，确定为该特征方向的离散程度；将所有特征方向的离散程度按照从小到大的顺序进行排序获得离散程度序列；判断所述离散程度序列中的第一个元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均值是否小于所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，若小于，则判断所述离散程度序列中的第二个元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均值是否小于所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值，若小于，则继续判断第三个元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均值与所述灰度直方图中最大频率对应的灰度值的大小关系，以此类推，直到所述离
散程度序列中的元素所对应的特征方向上所有像素点的灰度均...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹艳芬，李延春，朱伟平，杨晓玲，孔强强，王栋，谭晨，
申请(专利权)人：济宁市质量计量检验检测研究院济宁半导体及显示产品质量监督检验中心，济宁市纤维质量监测中心，
类型：发明
国别省市：