用于处理晶体材料的衍射图像的方法、装置和程序制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于处理由衍射检测器获得的晶体或多晶材料的图像的方法，其中在参考状态下获取材料的第一图像，以及在变形状态下获取材料的第二图像。本发明专利技术的特征在于，在计算器中，在第一步骤(E6、E12)期间，赋予当前弹性变形梯度张量F

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理晶体材料的衍射图像的方法、装置和程序
本专利技术涉及一种用于处理由衍射检测器获得的图像的方法。
技术介绍
本专利技术的应用领域涉及晶体或多晶材料的分析，尤其涉及通过高分辨率背散射衍射(HR-EBSD)的分析。特别地，检测器可以是产生电子衍射图(称为菊池图)的电子衍射检测器，通过对该图的分析，能够非常精确地计算晶体晶胞参数的(相对)变化。特别地，需要比较处于不同应力状态的一种相同的材料的晶体晶胞参数。在扫描样品表面期间逐点获得的所有信息通常以晶体学的不同组成部分的二维图像的形式呈现，甚至以分析质量或授予其的置信度的形式呈现。根据现有技术已知，例如通过称为Crosscourt的软件程序以及通过称为Straincorrelator的软件程序(该软件程序也基于Crosscourt软件程序)，使用基于互相关的算法来比较两个不同状态之间的衍射图。这种互相关依赖于将图像划分为缩略图(也称为感兴趣区域)，将跟踪这些缩略图的移动，以便在每个缩略图的中心获得离散的位移场。缩略图的这种互相关有很多缺点。每个缩略图提供每个互相关的平均位移。为了使处理正常进行，缩略图的尺寸必须大到足以包含足够数量的菊池线。为了获得足够丰富的位移场，有必要拍摄大量缩略图，实际上在25幅与100幅之间变化。由于缩略图的数量众多且大小相等，因此缩略图之间存在大量重叠。一方面，由于多次考虑同一个缩略图的像素，因此这大大减慢了相关性处理。另一方面，这种重叠在缩略图之间引入了高度空间相关性，使得缩略图数量的增加(超过某个阈值)既无法降低测量不确定性，也无法降低系统偏差。此外，缩略图位置的选择会影响所获得的结果，这是所使用的方法的非最佳的表现。在变形较大的情况下，可以观察到图案的明显旋转(大于一度)。由于通过纯平移按缩略图查找位移，因此动力学数据库仅近似用于再现在图像上观察到的变换。因此，互相关会导致严重误差，例如在旋转较大的区域中计算的应力。
技术实现思路
本专利技术的目的是获得一种用于处理图像的方法和装置，该方法和装置通过使得有可能以更好的质量和更低的计算成本计算图像之间的位移场，来消除现有技术的缺点。为此目的，本专利技术的第一主题是一种用于处理由衍射检测器获得的晶体材料或多晶材料的图像的方法，其中所述检测器用于：-当所述材料处于参考状态时，测量所述材料的第一衍射图像，其中给出作为两个像素坐标的函数的第一数字像素值，-当所述材料处于相对于所述参考状态的变形状态时，测量所述材料的至少第二衍射图像，所述第二图像给出作为所述像素坐标的函数的第二数字像素值(其中图像的数字像素值可以是灰度或亮度值，尤其是检测器的一点处的衍射束的强度值)。根据本专利技术，在计算器中，预先在存储器中存储作为以下项的函数的用于将所述第一图像的像素移位到变形图像的像素的位移场：-所述两个像素坐标，-中心的预定坐标，所述中心对应于在所述材料中衍射的光束的源点在所述检测器的图像平面中的法向投影，以及-弹性变形梯度张量的分量。在第一计算步骤期间，使所述弹性变形梯度张量取所述弹性变形梯度张量的确定值，在第二计算步骤期间，根据当前弹性变形梯度张量和所述第一图像的所述像素坐标计算当前位移场，在第三计算步骤期间，通过校正已添加所述当前位移场的所述像素坐标处的所述第二图像，计算变形图像的第三数字像素值。因此，变形图像通过当前位移场来校正，并且称为第三图像或具有第三像素值的校正后的变形图像，以区分该第三图像与第一和第二图像。通过迭代算法，对张量的修改后的确定值执行所述第一、第二和第三计算步骤的迭代，直到满足所述弹性变形梯度张量的所述确定值的收敛条件为止，以计算相应的所述位移场。下面是此方法的不同步骤的实施例的描述。因此，根据实施例，特别地，衍射检测器使得可以测量衍射的几何形状的参考配置，将衍射电子束的方向与每个像素的坐标进行关联，并且该坐标的原点对应于在材料中的衍射的波束的原点在检测器的图像平面中的法向投影，-当材料处于参考状态时，测量材料的第一衍射(菊池)图，给出所谓的参考图像，即灰度图像，其数字值在每个像素处对应于方向与像素的位置几何相关的衍射电子的密度，-当材料处于相对于参考状态的变形状态时，测量至少第二衍射图，该第二图像给出每个像素处的灰度的第二数字值。根据一个实施例，以使匹配像素的灰度尽可能一致的方式，在每个像素处定义位移场，以使第一衍射图像的像素与变形晶体的衍射图像的像素匹配，因此，该位移场尽可能地与衍射束的方向相关联并且呈代数形式，其表达式是弹性变形梯度张量的已知函数。根据一个实施例，在第一计算步骤期间，当前弹性变形梯度张量被初始化为预定张量值，并且通过迭代更新。根据一个实施例，在第三计算步骤期间，通过在已经添加当前位移场的像素坐标处内插第二图像来计算上述第三变形图像的第三数字像素值。在本专利技术的上下文中，提供了变形图像的第三像素值，这些第三像素值是基于图像的主要部分在较短时间内对第二图像的校正。本专利技术所进行的计算还减小了第一图像和第二图像之间的位移场的测量不确定性。因此，在多个实施例中，本专利技术特别适合于基于第三图像计算第一图像和第二图像之间的材料变形。根据本专利技术的一个实施例，所述弹性变形梯度张量等于其中是所述弹性变形梯度张量的分量。根据本专利技术的一个实施例，作为以下项的函数的用于将所述第一图像的像素移位到变形图像的像素的所述位移场ux,uy：-所述两个像素坐标x,y，-中心的预定坐标x*,y*,x*，所述中心对应于在所述材料中衍射的光束的源点在所述检测器的图像平面中的法向投影，以及-所述弹性变形梯度张量的分量等于根据本专利技术的一个实施例，所述迭代算法通过高斯-牛顿类型的方法来执行。根据本专利技术的一个实施例，通过所述迭代算法计算验证以下等式的校正向量其中[M]是维度为8×8的Hessian矩阵，具有作为系数的其中f表示所述第一图像的所述第一像素值，x表示所述两个像素坐标(x,y)，是所述位移场相对于所述弹性变形梯度张量的所述分量的敏感场，并且等于所述位移场相对于所述弹性变形梯度张量的每个分量的偏导数，{γ}是具有以下项作为分量的残差向量并且是所述变形图像的每个像素的所述第三数字值，g表示所述第二图像的所述第二像素值，所述张量的确定值的所述收敛条件是所述校正向量的范数小于指定的非零正界限(δε)，在所述第一计算步骤的每次迭代中，所述张量的确定值按照所述校正向量递增。根据本专利技术的一个实施例，所述弹性变形梯度张量具有八个分量和设置为1的第九分量作为分量即根据以下等式：所述位移场u(x)的所述敏感场具有根据以下等式的分量作为分量Φx4＝0Φx5＝0Φx6＝0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理由衍射检测器获得的晶体材料或多晶材料的图像的方法，其中所述检测器用于：/n-当所述材料处于参考状态时，测量所述材料的第一衍射图像(f)，给出作为两个像素坐标(x,y)的函数的第一数字像素值(f(x,y))，/n-当所述材料处于相对于所述参考状态的变形状态时，测量所述材料的至少第二衍射图像(g)，所述第二图像给出作为所述像素坐标(x,y)的函数的第二数字像素值(g(x,y))，/n其特征在于，在计算器中，/n预先在存储器中存储作为以下项的函数的用于将所述第一图像的像素移位到变形图像的像素的位移场(u

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171211 FR 17619261.一种用于处理由衍射检测器获得的晶体材料或多晶材料的图像的方法，其中所述检测器用于：
-当所述材料处于参考状态时，测量所述材料的第一衍射图像(f)，给出作为两个像素坐标(x,y)的函数的第一数字像素值(f(x,y))，
-当所述材料处于相对于所述参考状态的变形状态时，测量所述材料的至少第二衍射图像(g)，所述第二图像给出作为所述像素坐标(x,y)的函数的第二数字像素值(g(x,y))，
其特征在于，在计算器中，
预先在存储器中存储作为以下项的函数的用于将所述第一图像的像素移位到变形图像的像素的位移场(ux,uy)：
-所述两个像素坐标(x,y)，
-中心(O)的预定坐标(x*,y*)，所述中心对应于在所述材料中衍射的光束的源点(S)在所述检测器的图像平面中的法向投影，以及
-弹性变形梯度张量的分量
在第一计算步骤(E6、E12)期间，使所述弹性变形梯度张量取所述弹性变形梯度张量的确定值
在第二计算步骤(E7)期间，根据当前弹性变形梯度张量和所述第一图像(f)的所述像素坐标(x,y)计算当前位移场(ux,uy)，
在第三计算步骤(E8)期间，通过校正已添加所述当前位移场(ux,uy)的所述像素坐标处的所述第二图像(g)，计算变形图像的第三数字像素值
通过迭代算法，对张量的修改后的确定值执行所述第一、第二和第三计算步骤(E12、E7、E8)的迭代，直到满足所述弹性变形梯度张量的所述确定值的收敛条件为止，以计算相应的所述位移场(ux,uy)。


2.根据权利要求1所述的用于处理图像的方法，其特征在于，所述弹性变形梯度张量等于



其中是所述弹性变形梯度张量的分量。


3.根据前述权利要求中任一项所述的用于处理图像的方法，其特征在于，作为以下项的函数的用于将所述第一图像的像素移位到变形图像的像素的所述位移场ux,uy：
-所述两个像素坐标x,y，
-中心(O)的预定坐标x*,y*,x*，所述中心对应于在所述材料中衍射的光束的源点(S)在所述检测器的图像平面中的法向投影，以及
-所述弹性变形梯度张量的分量
等于








4.根据前述权利要求中任一项所述的用于处理图像的方法，其特征在于，所述迭代算法通过高斯-牛顿类型的方法来执行。


5.根据前述权利要求中任一项所述的用于处理图像的方法，其特征在于，通过所述迭代算法计算验证以下等式的校正向量



其中[M]是维度为8×8的Hessian矩阵，具有作为系数的



其中f表示所述第一图像的所述第一像素值，x表示所述两个像素坐标x和y，

是所述位移场(ux,uy)相对于所述弹性变形梯度张量的所述分量的敏感场，并且等于所述位移场(ux,uy)相对于所述弹性变形梯度张量的每个分量的偏导数，
{γ}是具有以下项作为系数的残差




是所述变形图像的每个像素的所述第三数字值，g表示所述第二图像的所述第二像素值，
所述张量的确定值的所述收敛条件是所述校正向量的范数小于指定的非零正界限(δε)，
在所述第一计算步骤(E12)的每次迭代中，所述张量的确定值按照所述校正向量递增。


6.根据权利要求5所述的用于处理图像的方法，其特征在于，所述弹性变形梯度张量具有八个分量和设置为1的第九分量作为分量即根据以下等式：



所述位移场u(x)的所述敏感场具有根据以下等式的分量作为分量









Φx4＝0
Φx5＝0
Φx6＝0






Φy1＝0
Φy2＝0
Φy3＝0

...

【专利技术属性】
技术研发人员：费利克斯·拉图尔特，施奇伟，弗朗索瓦·希尔德，斯特凡纳·鲁，
申请(专利权)人：法国电力公司，国家科学研究中心，卡尚高等师范学校，
类型：发明
国别省市：法国;FR