(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211125904.8 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 西南科技大 学 地址 621000 四川省绵阳市涪城区青龙 大 道中段59号 (72)发明人 廖晓波　许世林　庄健　李俊忠　 朱建公　 (74)专利代理 机构 绵阳山之南专利代理事务所 (普通合伙) 5128 8 专利代理师 沈强 (51)Int.Cl. G06T 3/40(2006.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 5/20(2006.01) G06T 17/00(2006.01)G06T 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种SICM扫描图像分辨 率增强的方法 (57)摘要 本发明公开了一种提高SICM扫描图像分辨 率的方法， 属于微纳成像技术领域， 其包括如下 步骤： S1、 采用SICM成像系统对样品进行成像扫 描， 得到样品初始三维形貌； S2、 将初始三维形貌 转化为扫描图像二维灰度图； S3、 采用中值滤波 对步骤S2的扫描图像二维灰度图进行噪声去除， 得到第三中间图像； S4、 利用canny边缘检测提取 图像轮廓边缘， 并对第三中间图像进行像素扩 大， 得到第 四中间图像； S5、 采用插值填充方式， 对步骤S4的第四中间图像进行缺失像素填充， 得 到分辨率增强的二维扫描灰度图像， 记为第五中 间图像； S6、 将第五中间图像0 ‑255灰度转换为高 度， 得到分辨率增强后样本三维形貌。 采用本发 明， 能够得到样本分辨率增强三维形貌图， 具有 较高的应用价 值。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115409712 A 2022.11.29 CN 115409712 A 1.一种提高SIC M扫描图像分辨 率的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 采用SICM成像系统对样品进行成像扫描， 基于SICM的扫描结果进行三维成像， 得到 样品初始三维形貌； S2、 将初始三维形貌高度对应转 化为0‑255灰度值， 得到扫描图像二维灰度图； S3、 采用中值滤波对步骤S2的扫描图像二维灰度图去除噪声， 得到第三中间图像； S4、 利用canny边缘检测提取步骤S3得到的第三 中间图像轮廓边缘， 并对第三中间图像 进行像素扩大， 得到第四中间图像； S5、 采用插值填充方式， 对步骤S4的第四中间图像进行缺失像素填充， 得到分辨率增强 的二维扫描灰度图像， 记为第五中间图像； S6、 将第五中间图像0 ‑255灰度转换为高度， 得到分辨 率增强后样本三维形貌 。 2.根据权利要求1所述提高SICM扫描图像分辨率的方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 将初始三维形貌高度对应转 化为0‑255灰度值的操作如下： 从步骤S1的样品初始三维形貌的矩阵中找出高度的最大值， 令该高度的最大值的灰度 值为255， 计算出高度换算比例； 利用计算出的高度换算比例， 计算得出剩余各点的灰度值， 得到一个新的0 ‑255的灰度 矩阵， 完成将初始 三维形貌高度转化为灰度值的操作， 并得到扫 描图像二维灰度图。 3.根据权利要求1或2所述提高SICM扫描图像分辨率的方法， 其特征在于， 所述步骤S4 中， 对步骤S4的第四中间图像而言， 采用新边缘导向插值算法进 行边缘缺 失像素填充， 采用 双线性插值法进行非边缘缺失像素填充， 得到分辨率增强的二维扫描灰度图像， 记为第 五 中间图像。 4.根据权利 要求1~3任一项所述提高SICM扫描图像分辨率的方法， 其特征在于， 以步骤 S4中的提取边缘作为区分基础， 以第四中间图像为处理对象， 对非边缘缺失像素进行双线 性插值填充， 边缘缺失像素进行新边缘导向插值算法填充， 得到分辨率增强的二维扫描灰 度图像。 5.根据权利 要求1~4任一项所述提高SICM扫描图像分辨率的方法， 其特征在于， 采用双 线性插值法进行非边 缘缺失像素填充的操作如下： 以步骤S4的第 四中间图像为对象， 针对其中的非边缘部分， 用图像中已知的相邻像素 计算出待求 点像素， 先在X 方向进行插值； 而后， 利用X 方向插值结果在Y方向进行插值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115409712 A 2一种SICM扫描图像分辨 率增强的方 法 技术领域 [0001]本申请涉及微纳成像技术领域， 具体为一种扫描离子电导显微镜(英文全称： Scanning Ion Conductance  Microscopy， 简称： SIC M)扫描图像分辨 率增强的方法。 背景技术 [0002]微纳成像技术一直以来都是科学研究的热点， 在微纳结构检测与表征中， 采用合 适的检测方法和仪器仪表是关键。 随着生命科学等领域研究的深入， 传统的光学显微镜和 电子显微镜已不能满足某些特定情况下的观测需要， 扫描离子电导显微镜(Scanning  Ion  Conductance  Microscopy， SICM)作为一种新兴的扫描探针显微镜(Scanning  Probe  Microscopy， SPM)技术， 能够实现对导体、 半导体和非导体进行三维形貌成像。 相比其它SPM 显微镜技术， SICM最大的优势是能够实现非接触无应力活体生物样本扫描成像， 进而开展 对生物样本在生理条件 下实时动态研究。 但是， SICM普遍存在成像时间分辨率不高(速度较 慢)的问题。 [0003]针对前述问题， 国内外学者进行了广泛研究， 2014年， Korchev团队发明了一种双 压电陶瓷的探头结构来加快探针提升速度， 从而加快扫描速率， 然而这一改进增加了探头 复杂度和设备成本。 2017年， 庄健团队发明预扫描模式， 当探针接近测量点时增加水平移 动， 通过离子电流变化预测表面地形， 减少探针退回高度， 从而缩短扫描路径。 2019年， Schaffer团队采用毫米级压电陶瓷扩大测量范围， 测量范围达到25 ×25mm2， 提高了扫描速 度， 却在一定程度上增加了设备成本。 值得注意的是， 当探针扫描速度加快后， 离子电流受 到噪声干扰也会加重， 进而造成扫描图像噪声增多， 导致 成像质量下降。 在扫描图像噪声处 理方面， 2017年， 王小东联合形貌图像频谱和sobel边缘检测构建了一种频率定位陷波滤波 器， 用于去除SPM的周期噪声， 但是图像处理后边缘出现了模糊。 2022年， 陈妍等提出一种小 波变换和双边滤波结合的SICM图像降噪算法， 但是图像去噪后边缘保存并不完整， 且图像 分辨率并未提升 。 [0004]因此， 亟需一种新的方法， 以解决上述问题。 发明内容 [0005]本申请的发明 目的在于， 提供一种提高S ICM扫描图像分辨率的方法。 采用本发明， 能够得到样本分辨 率增强三维形貌图， 具有较高的应用价 值和较好的应用效果。 [0006]为了实现上述目的， 本申请采用如下技 术方案： [0007]一种提高SIC M扫描图像分辨 率的方法， 包括如下步骤： [0008]S1、 采用S ICM成像系统对样品进行成像扫描， 基于SICM的扫描结果进行三维成像， 得到样品初始三维形貌； [0009]S2、 将初始三维形貌高度对应转 化为0‑255灰度值， 得到扫描图像二维灰度图； [0010]S3、 采用中值滤波对步骤S2的扫描图像二维灰度图去除噪声， 得到第三中间图像； [0011]S4、 利用canny边缘检测提取步骤S3得到的第三中间图像轮廓边缘， 并对第三中间说　明　书 1/6 页 3 CN 115409712 A 3