【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料，尤其涉及一种一维纳米材料识别方法及系统、电子设备。
技术介绍
1、场效应晶体管(fieldeffecttransistor，fet)是集成电路芯片的核心部件和基石，为计算机、通用电子设备、内存和自动化等领域带来了革命性的变化，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一，是实现中国制造的重要技术和产业支撑。研究其相关理论与制造技术刻不容缓。
2、随着纳米技术的快速发展以及对集成电路芯片小型化、高度集成化和节能化需求的不断增加，芯片内电路线宽逐渐达到物理极限，量子隧穿效应将使芯片生产良率大幅度降低，最终导致芯片无法量产应用。为突破物理极限限制，芯片制造已从平面结构发展为三维结构，三维fet将是未来电子器件的基本组成单元。在芯片制造从二维向三维发展的同时，纳米加工技术需求也从二维延伸到三维。纳米操作机器人的出现为三维fet的构建带来了全新的契机。纳米操作机器人是将纳米操作机器人灵活、高效兼具柔性的自动化定位特点与纳米焊接技术相融合，实现集成电路芯片内纳米级尺度材料与电路的精密互连，是宏观机器人焊接技术在微观尺度上的延伸与再发展，其融合了物理、化学、机械学、材料学、传感以及控制学等多个学科前沿研究，为升级电子工业制造能力、优化芯片研制工艺、探索新材料特性等一系列应用提供坚实的理论与技术支撑。
3、基于纳米操作机器人的三维fet构建首先需要获得用于搭建三维fet的一维功能纳米材料，而如何能够高效准确的实现一维功能纳米材料在纳米线簇中的快速识别与定位，是纳米操作机
4、现有的一维纳米材料通常是采用识别一维纳米材料顶点的方式实现功能纳米材料的识别和定位，在此过程中，首先需要对含有一维纳米材料的sem图像进行预处理，通常包括高斯模糊降噪、图像二值化、轮廓点集识别，轮廓分类与筛选，在准确的获得含有一维纳米材料簇的轮廓后，再对已选出轮廓上的点进行遍历得到一维纳米材料的顶点坐标，通常情况下，此轮廓上的点集数量在几万到几十万不等，完成如此多点的遍历通常需要秒级的计算时间，过长的计算延迟无法满足纳米材料自动化拾取过程中对识别和定位实时性的需求，尤其是在含有一维纳米材料的样品安装后寻找合适样品的过程，此过程需要频繁的改变sem放大倍数和观测样品的视野位置，此过程人工依赖程度大，自动化程度低，若要实现自动化采样，就需要有一维纳米材料高效识别和定位的实时处理算法。此外，现有的一维纳米材料顶点检测方法无法对优质一维纳米材料分布稀疏度进行表征，也就无法保证识别出的一维纳米材料有相对分散的分布，确保后续纳米操作机器人对纳米材料进行拾取和转移操作。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种一维纳米材料识别方法及系统、电子设备，用以解决现有技术中无法满足纳米材料自动化拾取过程中对识别和定位实时性的需求，同时也无法保证识别出的一维纳米材料具有相对分散的分布，应用本申请的方案可以将一维纳米材料从纳米线簇中的识别和定位过程延迟降低至毫秒乃至微秒量级，为后续纳米材料的拾取和放置的自动化实时操作奠定了坚实的技术基础。
2、本专利技术提供一种一维纳米材料识别方法，包括：
3、获取包括一维纳米材料图像的电子显微镜图像；
4、获取电子显微镜图像中的一维纳米材料图像的分割轮廓；
5、应用多边形近似算法，对一维纳米材料图像的分割轮廓进行多边形拟合，得到多边形近似轮廓；
6、基于多边形近似轮廓，进行一维纳米材料的顶点和底点的识别，基于一维纳米材料的顶点和底点，识别出电子显微镜图像中的一维纳米材料。
7、根据本专利技术提供的一维纳米材料识别方法，获取电子显微镜图像中的一维纳米材料图像的分割轮廓，包括：
8、通过直方图自适应二值化的算法确定一维纳米材料图像的分割阈值；
9、基于一维纳米材料图像的分割阈值，从电子显微镜图像中分割出一维纳米材料图像。
10、根据本专利技术提供的一维纳米材料识别方法，应用多边形近似算法，对一维纳米材料图像的分割轮廓进行多边形拟合，得到多边形近似轮廓，包括：
11、通过图像轮廓识别算法获得一维纳米材料图像的轮廓点集；
12、对一维纳米材料图像的轮廓点集应用多边形近似算法，将轮廓点集转化为关键点集；
13、依次连接关键点集中的关键点，得到多边形近似轮廓。
14、根据本专利技术提供的一维纳米材料识别方法，进行一维纳米材料的顶点和底点的识别，包括：
15、基于关键点集中的相邻关键点构造若干个关键点向量；
16、计算相邻两个关键点向量的叉积，根据计算得到的相邻两个叉积的正负差异，确定多边形近似轮廓的凹点以及凸点；
17、基于多边形近似轮廓的凹点以及凸点，确定一维纳米材料的顶点和底点。
18、根据本专利技术提供的一维纳米材料识别方法，多边形近似轮廓的凹点对应一维纳米材料的顶点，多边形近似轮廓的凸点对应一维纳米材料的底点。
19、根据本专利技术提供的一维纳米材料识别方法，基于一维纳米材料的顶点和底点，识别出电子显微镜图像中的一维纳米材料，包括：
20、基于一维纳米材料的顶点，唯一确定一维纳米材料；
21、基于顶点和底点之间的距离，确定一维纳米材料的长度。
22、根据本专利技术提供的一维纳米材料识别方法，还包括：
23、计算相邻两个关键点向量的夹角；
24、将夹角与预设夹角阈值进行比较，若相邻两个关键点向量的夹角大于预设夹角阈值，不识别对应的关键点为一维纳米材料的顶点或底点。
25、本专利技术还提供一种一维纳米材料识别系统，包括：
26、图像获取单元，用于获取包括一维纳米材料图像的电子显微镜图像；
27、轮廓获取单元，用于获取电子显微镜图像中的一维纳米材料图像的分割轮廓；
28、多边形拟合单元，用于应用多边形近似算法，对一维纳米材料图像的分割轮廓进行多边形拟合，得到多边形近似轮廓；
29、识别单元，用于基于多边形近似轮廓，进行一维纳米材料的顶点和底点的识别，基于一维纳米材料的顶点和底点，识别出电子显微镜图像中的一维纳米材料。
30、本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种一维纳米材料识别方法。
31、本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种一维纳米材料识别方法。
32、本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种一维纳米材料识别方法。
33、本申请的方案中，在采集到纳米材料簇的轮廓后，首先采用多边形近似的方法将数以万计的轮廓点集高效简化为几十或几百个关键数据点，然后用关键数据点组成的封闭轮廓对原始的纳米线簇的轮廓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一维纳米材料识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述获取所述电子显微镜图像中的所述一维纳米材料图像的分割轮廓，包括：
3.根据权利要求1所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述应用多边形近似算法，对所述一维纳米材料图像的分割轮廓进行多边形拟合，得到多边形近似轮廓，包括：
4.根据权利要求1所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述进行一维纳米材料的顶点和底点的识别，包括：
5.根据权利要求4所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述多边形近似轮廓的凹点对应所述一维纳米材料的顶点，所述多边形近似轮廓的凸点对应所述一维纳米材料的底点。
6.根据权利要求4所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述基于所述一维纳米材料的顶点和底点，识别出所述电子显微镜图像中的一维纳米材料，包括：
7.根据权利要求4所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，还包括：
8.一维纳米材料识别系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一维纳米材料识别方法。
...【技术特征摘要】
1.一维纳米材料识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述获取所述电子显微镜图像中的所述一维纳米材料图像的分割轮廓，包括：
3.根据权利要求1所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述应用多边形近似算法，对所述一维纳米材料图像的分割轮廓进行多边形拟合，得到多边形近似轮廓，包括：
4.根据权利要求1所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述进行一维纳米材料的顶点和底点的识别，包括：
5.根据权利要求4所述的一维纳米材料识别方法，其特征在于，所述多边形近似轮廓的凹点对应所述一维纳米材料的顶点，所述多边形近似轮廓的凸点对应所述一维纳米材料的底...
【专利技术属性】
技术研发人员：于志强，景成成，陈会金，曾祥福，
申请(专利权)人：北京理工大学长三角研究院嘉兴，
类型：发明
国别省市：
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