Автоматизация обработки изображений твердотельных наноструктур и биологических клеток в сканирующей зондовой и световой оптической микроскопии

• Автор: Горбенко, Ольга Марковна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 151 с.

введение
ОГЛАВЛЕНИЕ

ЛАВА
Специфика цифровой обработки изображений при визуализации
шкро и нанообъектов (Обзор литературы).
.1.Современные аспекты машинного зрения и автоматизации обработки
зображений
.2.Принципы, приборы и методы Сканирующей Зондовой Микроскопии
1.2.1. Принципы работы Сканирующего Туннельного Микроскопа
1.2.2. Режимы работы СТМ
1.2.3. Принцип работы Атомно-Силового Микроскопа
1.2.4. Специфика визуализации поверхностей в СЗМ
1.2.5. Задами обработки изображений в современных СЗМ исследованиях
.3.Исследования биологических клеток в световой оптической
[икроскопии
,4.Выводы и постановка задачи
ЛАВА 2.
"еоретические и вычислительные аспекты количественного пределения параметров изображений микро и нанообъектов.
•ведение
.1 Метод структурного распознавания контурных изображений по
сорфологическим признакам
.2 Методы спектрального и корреляционного анализа в применении к оличественной характеристике изображений
2.2.1 Определение параметров пространственной упорядоченности элементов изображений методом статистического спектрального анализа
2.2.2 Схема линейной фильтрации и исследования изображений в частотной области
2.2.3 Расчет плотности распределения размеров элементов изображения по
спектральной плотности изображения
2.2.4. Исследование изображений с помощью авто-корреляционной функции.
Определение геометрических параметров изображения методом корреляционного
сравнения с эталоном
2.2.5. Коррекция геометрических искажений регулярных изображений с помощью преобразования Фурье
ЛАВА
[ервичная обработка, спектральный и корреляционный анализ
!ЗМ изображений микро- и нанообъектов.
ведение
1 Специфика результатов визуализации в СЗМ эксперименте
2 Описание пакета программ обработки СЗМ изображений
3 Коррекция пространственных искажений СЗМ изображений, связанных с линейностью работы сканера
4 Количественное определение топографичеких характеристик нанообъектов етодами спектрального и корреляционного анализа
3 .4.1. Обработка СЗМ-изображений ансамблей нанообъекгов на поверхностях
гетероструктур
3.4.2. Обработка СЗМ-изображений алмазоподобных пленок
ЛАВА
[ервичная обработка, структурно-лингвистический и орреляционный анализ изображений биологических объектов в
зетовой оптической микроскопии
ведение
1 Классификация лейкоцитов по форме ядра
2 Исследование тканевых срезов почек
•сновные результаты работы
[итература

ВВЕДЕНИЕ
Использование приборов, способных "видеть" и некоторым образом "осмысливать", то есть структурировать, описывать, измерять, интерпретировать "увиденное", актуально в различных областях науки. В физике и биологии широко применяются приборы, способные визуализировать микро- и нано- объекты. Их традиционно называют микроскопами. В основе создания микроскопических изображений могут лежать различные физические принципы, например, законы классической оптики в световом оптическом микроскопе и квантовомеханический туннельный эффект в сканирующем туннельном микроскопе (СТМ). Последний принадлежит к более широкому классу сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ). Несмотря на различную природу контраста, а также на различное пространственное разрешение (у светового оптического микроскопа оно ограничено длиной волны излучения, а СТМ может достигать атомного разрешения), оба типа микроскопов имеют на выходе изображение объектов в виде двумерного цифрового массива, что позволяет использовать методы цифровой обработки изображений (ЦОИ) при исследовании и описании микро- и нано- объектов.
Появление новых материалов, таких как, например, полупроводниковые гетероструктуры с квантовыми точками и алмазоподобные пленки, являющихся элементной базой для приборов новых поколений, ставит задачу получения специфической количественной информации об их структуре в нанометровом диапазоне. Определение количественных параметров объектов позволяет ввести их строгую классификацию, упорядочивать объекты относительно определенной меры, сравнивать результаты различных экспериментов (в частности, процессов роста и самоорганизации при молекулярно-пучковой эпитаксии). СЗМ является одним из самых

ГЛАВА
Теоретические и вычислительные аспекты количественного определения параметров изображений микро и нанообъектов
ВВЕДЕНИЕ
В этой главе описаны теоретические и методологические аспекты обработки микро- и нано- изображений, с помощью которой может быть получена их количественная характеристика.
Поставленная в работе цель проведения количественного анализа изображений микро- и нано- объектов может быть выполнена путем синтеза различных подходов, позволяющих охарактеризовать как структуру всего изображения, так и его отдельные элементы.
В начале каждого параграфа излагается используемый математический аппарат, а затем описываются оригинальные модификации методов анализа и обработки изображений, которые были осуществлены в этой работе для того, чтобы адаптировать их для решения конкретных задач. Особое внимание уделяется особенностям численной реализации предлагаемых методик и алгоритмов. В этой главе описаны методы обработки изображений, которые можно интерпретировать на языке абстрактных математических понятий, а способы достижения требуемого уровня абстракции, т.е. способы предварительной обработки изображений, а также вопросы, связанные с особенностями конкретных физических экспериментов и интерпретацией полученных результатов, обсуждаются в главах 3 и 4. Этот способ подачи материала позволяет показать, что одни и те же математические методы могут быть применимы с одной стороны, к описанию изображений, полученных при помощи контраста, имеющего в своей основе