[发明专利]用于共焦显微镜峰值提取的动态补偿重心方法

说明书

本发明公开了一种用于共焦显微镜峰值提取的动态补偿重心方法，其中，上述方法主要包括如下步骤：获取采样序列，取样构建标准有效采样序列，进一步取样构建有偏移量存在的两类有效采样序列，根据重心法计算提取的峰值，分六个区块计算系统误差与偏移量之间的定量关系，根据重心法所获得的每块区域误差减去对应区块系统误差获得有偏移量下的动态补偿结果。按照本发明实现的用于共焦显微镜峰值提取的动态补偿重心方法，大幅度降低了期望误差和不确定度水平，显著地提高了计算效率和实时算法精确度。

技术领域

本发明属于光学精密测量领域，特别是涉及一种用于共焦显微镜峰值提取的动态补偿重心方法。

背景技术

在共焦显微测量中，高度信息准确获取前提是根据采样轴向响应曲线提取的峰值位置相对于光学系统(物镜)保持固定。而采样信号肯定存在各种噪声如探测器噪声、扫描定位误差等。其中现有技术中的一种算法中的最大值法直接选取光强最大点对应高度作为峰值，这种方法极易受到噪声影响，而且只能区分一个采样间隔的变化；其中现有技术中的另外一种算法重心法，其是一种对噪声鲁棒性较强的快速算法，2015年发表在《Measurement Science and Technology》上的《Sinc2 fitting for height extractionin confocal scanning》文献1(文献出版信息：Tan J,Liu C,Liu J,et al.Sinc2 fittingfor height extraction in confocal scanning[J].Measurement Science&Technology,2016,27(2):025006.)中指出拟合法如抛物线拟合法、高斯拟合法、Sin²C拟合法具有较小的算法不确定度即噪声鲁棒性优于重心法。但2002年发表在《Applied Optics》上的《Signal evaluation for high-speed confocal measurements》文献2(文献出版信息：Ruprecht A K,Tiziani H J,Wiesendanger T F.Signal evaluation for high-speedconfocal measurements[J].Applied Optics,2002,41(35):7410.)中指出在实际测量中，如果测量对象高度线性变化时，测量对象高度在测量前未知，因此可能是某一个任意结果，测量中采样获取的轴向响应曲线会存在一个线性增加的偏移量，该偏移量会导致利用重心法在获取峰值位置时出现系统误差。2002年的研究文献虽然指出偏移量的存在，并提出矫正方法，但这种方法的矫正严格依据于采样间隔与半高宽的相互关系，而实际测量中这两者的定量关系是难以准确获取的，导致这种矫正方法所依赖的两者相互关系并不容易，使得矫正方法的有效性降低。

另外一方面，文献1《Signal evaluation for high-speed confocalmeasurements》仅考虑了偏移量影响，而文献2《Sinc2 fitting for height extractionin confocal scanning》仅考虑了噪声影响，而实际中噪声误差与偏移量是同时存在且相互独立。但两者的耦合作用对峰值提取的影响并未出现相应的解决手段和解决方式，也并未被研究过，然而两者的耦合作用对峰值提取的影响是高度信息准确获取的重要前提。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于共焦显微镜峰值提取的动态补偿重心方法，大幅度降低了期望误差和不确定度水平，按照本发明实现的动态补偿重心法，显著地提高了计算效率和实时算法精确度。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种用于共焦显微镜峰值提取的动态补偿重心方法，其特征在于，上述方法包括如下步骤：

获取所述共焦显微镜光信号峰值采样序列为

从所述式1中取样构建标准有效采样序列为