SEM的动态扫描算法研究及其FPGA实现
发布时间：2017-03-28 11:06
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【摘要】：扫描电镜(SEM)是一种精密的观测仪器,与传统光学显微镜相比具有更大的放大倍数和分辨率,被广泛的应用于观察样品表面形貌,研究物质微观结构与成分,在生命科学、材料科学、化学、物理学等研究领域发挥着巨大作用。本论文主要针对扫描电镜的扫描方法进行讨论研究。论文从电子光学成像原理出发,结合扫描电镜工作原理,分析信号形成过程中的主要噪声来源并根据其分布特点建立噪声模型。通过对噪声模型的研究,分析了动态扫描算法的实现原理,并针对SEM底层硬件无法实现的大量复杂计算,提出一种基于查表运算的简化算法。根据动态扫描算法原理进行Matlab实验,对动态扫描算法进行软件仿真验证,并将结果同常规扫描方法进行对比。然后根据扫描电镜工作需求以STM32单片机和FPGA为主控芯片设计扫描电镜核心控制板,编写C语言代码和Verilog语言代码完成扫描电镜的联机调试工作,并获取相应实验数据。最后在所设计的硬件平台上对动态扫描算法的主要功能模块进行调试与仿真验证,完成算法的FPGA实现。论文中设计的软硬件平台已经在扫描电镜系统中稳定运行,能够采集到清晰图像。文中提到的动态扫描算法可以在获取的图像中各点得到了统一的标准差,改善了图像的整体质量。经仿真验证,动态扫描算法各模块在设计FPGA平台上工作正常。
【关键词】：扫描电镜 噪声 扫描算法 FPGA
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN16
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-9
- 第1章 绪论9-11
- 1.1 课题背景9
- 1.2 扫描电镜的发展历程及应用领域9-10
- 1.3 论文主要研究内容及组织结构10-11
- 第2章 扫描电子显微镜(SEM)11-21
- 2.1 SEM的电子光学基础11-13
- 2.2 SEM的基本结构及工作原理13-18
- 2.2.1 SEM的基本结构13-17
- 2.2.2 SEM的工作原理17-18
- 2.3 SEM的主要噪声源18-19
- 2.4 本章小结19-21
- 第3章 SEM动态扫描算法的Matlab仿真21-35
- 3.1 噪声模型21-24
- 3.1.1 噪声模型建立21-23
- 3.1.2 统计分布模型23-24
- 3.2 动态扫描算法研究24-27
- 3.2.1 动态扫描算法24-26
- 3.2.2 简化动态扫描算法26-27
- 3.3 动态扫描算法的Matlab仿真及结果分析27-33
- 3.3.1 算法仿真27-29
- 3.3.2 图像仿真29-33
- 3.4 本章小结33-35
- 第4章 SEM动态扫描算法的FPGA实现与验证35-57
- 4.1 SEM实验平台设计35-47
- 4.1.1 SEM平台总体结构及需求分析35-37
- 4.1.2 硬件平台设计37-46
- 4.1.3 软件平台介绍46-47
- 4.2 FPGA逻辑设计47-51
- 4.2.1 扫描模块设计48-49
- 4.2.2 采集模块设计49-50
- 4.2.3 复位控制的实现50-51
- 4.3 动态扫描算法的FPGA实现51-56
- 4.3.1 方差运算的FPGA实现与验证51-53
- 4.3.2 开放运算的FPGA实现与验证53-55
- 4.3.3 查表功能的实现55-56
- 4.4 本章小结56-57
- 第5章 总结与展望57-59
- 5.1 总结57
- 5.2 展望57-59
- 致谢59-61
- 参考文献61-62
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 张雪峰;宋辉;;概率论与数理统计问题的MATLAB求解[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2015年03期
2 李志荣;郑佳;赵蕴华;张旭;赵志耘;;中韩扫描电子显微镜发展情况比较研究[J];全球科技经济w
本文编号：272118
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