[发明专利]一种改进的欠焦系列迭代波函数重构方法

权利要求书

1.一种改进的欠焦系列迭代波函数重构方法，其特征在于：以欠焦系列图像为处理对象，利用迭代波函数重构方法和电子波在真空中的传播方法来消除欠焦量差异在图像漂移预测中所引入的误差，得到欠焦系列图像的波函数；所述欠焦系列图像为同一台电镜对同一个样品在不同欠焦步长或同等欠焦步长条件下所得图片；其具体操作包括下述步骤：

步骤一

将样品放入电镜中，对电镜进行对中操作，并使电子束沿着样品的晶带轴方向入射，将样品图像放大到50万倍以上，使透射电镜记录样品的高分辨晶格像；在欠焦量为A的条件下记录一套共N张等欠焦步长的欠焦系列高分辨图像；并对图片进行依次编号为1、2、3、……直至N；所述N为大于等于3的整数；

步骤二

利用交叉关联算法计算欠焦系列图像中相邻两张图像的互相关函数的最大系数；找出互相关系数最大的两张图像，假设这两张图像为第i和i+1张图像，并根据最大系数的位置找出两张图像中相同的区域进行图像配准，得到2张配准之后的图像；所述i大于等于1且小于N；

当i为1时，定义这两张配准之后的图像分别为第1张配准图像、第2张配准图像；

当i为N-1时，定义这两张配准之后的图像分别为第N-1张配准图像、第N张配准图像；

当i不为1且不为N-1时；定义这两张配准之后的图像分别为第i张配准图像、第i+1张配准图像；

步骤三

判断i是否为1或N-1；

如果i为1或N-1，则直接利用迭代波函数重构方法对这两张配准之后的图像进行重构，得到初始波函数；

如果i不为1或N-1时，则需将该欠焦系列图像拆分为两部分，第一部分是从第1张图像到第i+1张图像，第二部分是从第i张图像到第N张图像，在这两个系列图像中，分别利用第i张和第i+1张重构波函数，得到初始波函数；

步骤四

当i为1时，定义步骤三所得初始波函数为初始波函数1；将初始波函数1传播到步骤一中第3张图像的记录像平面，将所得的波函数的振幅求平方，求出初始波函数1在传播过程中的强度图，记为强度图3，然后将步骤一中第3张图像与所得强度图3进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图3与步骤一中第3张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第3张配准的图像；利用第1张配准图像、第2张配准图像、第3张配准图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数3，用所得波函数3替代初始波函数1，将波函数3传播到步骤一中第4张图像的记录像平面，求出波函数3在传播过程中的强度图，记为强度图4；然后将步骤一中第4张图像与所得强度图4进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图4与步骤一中第4张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第4张配准的图像；利用第1张配准图像、第2张配准图像、第3张配准图像、第4张配准图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数，得到波函数4，重复上述操作，用波函数p代替波函数p-1，将波函数p传播到步骤一中第p+1张图像的记录像平面，求出波函数p在传播过程中的强度图，记为强度图p+1；然后将步骤一中第p+1张图像与所得强度图p+1进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图p+1与步骤一中第p+1张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第p+1张配准的图像；利用第1张配准图像、第2张配准图像、第3张配准图像、第4张配准图像……直至第p+1张配准的图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数p+1，所述p大于等于4且小于等于N-1；当p+1等于N时，所得波函数记为波函数N；

当i为N-1时，定义步骤三所得初始波函数为初始波函数N-1；将初始波函数N-1传播到步骤一中第N-2张图像的记录像平面，求出初始波函数N-1在传播过程中的强度图，记为强度图N-2，然后将步骤一中第N-2张图像与所得强度图N-2进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图N-2与步骤一中第N-2张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第N-2张配准的图像；利用第N张、第N-1张、第N-2张配准图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数N-2，用所得波函数N-2替代初始波函N-1，将波函数N-2传播到步骤一中第N-3张图像的记录像平面，求出波函数N-2在传播过程中的强度图，记为强度图N-3；然后将步骤一中第N-3张图像与所得强度图N-3进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图N-3与步骤一中第N-3张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第N-3张配准的图像；利用第N张配准图像、第N-1张配准图像、第N-2张配准图像、第N-3张配准图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数N-3，重复上述操作，用波函数N-q代替波函数N-（q-1），将波函数N-q传播到步骤一中第N-（q+1）张图像的记录像平面，求出波函数N-q在传播过程中的强度图，记为强度图N-（q+1）；然后将步骤一中第N-（q+1）张图像与所得强度图N-（q+1）进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图N-（q+1）与步骤一中第N-（q+1）张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第N-（q+1）张配准的图像；利用第N张配准图像、第N-1张配准图像、第N-2张配准图像、第N-3张配准图像……直至第N-（q+1）张配准的图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数N-（q+1），所述q大于等于3且小于等于N-2；

当i不为1且也不为N-1时，定义步骤三所得初始波函数为初始波函数i；由于步骤三中已经将步骤一所得欠焦系列图像拆分为两部分，第一部分是从第1张图像到第i+1张图像，第二部分是从第i张图像到第N张图像；

对于第一部分图像，将初始波函数i传播到步骤一中第i-1张图像的记录像平面，求出初始波函数i在传播过程中的强度图，记为强度图i-1，然后将步骤一中第i-1张图像与所得强度图i-1进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图i-1与步骤一中第i-1张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第i-1张配准的图像；利用第i-1张配准图像、第i张配准图像、第i+1张配准图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数i-1；用所得波函数i-1替代初始波函i，将波函数i-1传播到步骤一中第i-2张图像的记录像平面，求出波函数i-1在传播过程中的强度图，记为强度图i-2；然后将步骤一中第i-2张图像与所得强度图i-2进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图i-2与步骤一中第i-2张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第i-2张配准的图像；利用第i-2张配准图像、第i-1张配准图像、第i张配准图像、第i+1张配准图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数i-2，重复上述操作，用波函数i-t代替波函数i-（t-1），将波函数i-t传播到步骤一中第i-（t+1）张图像的记录像平面，求出波函数i-t在传播过程中的强度图，记为强度图i-（t+1）；然后将步骤一中第i-（t+1）张图像与所得强度图i-（t+1）进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图i-（t+1）与步骤一中第i-（t+1）张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第i-（t+1）张配准的图像；利用第i+1张配准图像、第i张配准图像、第i-1张配准图像、第i-2张配准图像……直至第i-（t+1）张配准的图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数i-（t+1），所述t大于等于2且小于等于i-2；

对于第二部分图像，将初始波函数i传播到步骤一中第i+2张图像的记录像平面，求出初始波函数i在传播过程中的强度图，记为强度图i+2，然后将步骤一中第i+2张图像与所得强度图i+2进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图i+2与步骤一中第i+2张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第i+2张配准的图像；利用第i张、第i+1张、第i+2张配准图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数i+2；用所得波函数i+2替代初始波函i，将波函数i+2传播到步骤一中第i+3张图像的记录像平面，求出波函数i+2在传播过程中的强度图，记为强度图i+3；然后将步骤一中第i+3张图像与所得强度图i+3进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图i+3与步骤一中第i+3张图像的相对偏移值；根据求出的图像相对偏移值，得到第i+3张配准的图像；利用第i张配准图像、第i+1张配准图像、第i+2张配准图像、第i+3张配准图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数，得到波函数i+3；重复上述操作，用波函数i+s代替波函数i+s-1，将波函数i+s传播到步骤一中第i+s+1张图像的记录像平面，求出波函数i+s在传播过程中的强度图，记为强度图i+s+1；然后将步骤一中第i+s+1张图像与所得强度图i+s+1进行对比，利用交叉互相关方法求出强度图i+s+1与步骤一中第i+s+1张图像的相对偏移值；根据求出的图像的相对偏移值，得到第i+s+1张配准的图像；利用第i张配准图像、第i+1张配准图像、第i+2张配准图像、第i+3张配准图像……直至第i+s+1张配准的图像采用迭代波函数重构方法重构新的波函数；得到波函数i+s+1，所述s大于等于3；且i+s+1小于等于N；

步骤五

将N张配准后的系列图像合并起来，并用迭代波函数重构方法重构出波函数；得到未消除残余系数的波函数；

步骤六

调整未消除残余系数的波函数中的残余像差系数，得到样品下表面的波函数。