用于增强感兴趣区域的图像的方法和装置

申请号 CN201310035298.5 申请日 2013-01-30 公开(公告)号 CN103295189B 公开(公告)日 2017-11-14
申请人 FEI; 公司; 发明人 A.巴姆; N.W.帕克; M.W.乌特劳特;
摘要 本 发明 涉及用于数字显微术的图像增强聚光照明模式。一种允许数字显微原始图像的观察者操纵显示器和/或 显微镜 以获得原始图像内的感兴趣区的增强视图的装置。在一个优选 实施例 中,聚光照明模式使用于聚光照明感兴趣区的灰度等级与存在于聚光照明区中的 像素 强度变化匹配。然后可以将被用于聚光照明模式的灰度等级广义化至原始图像。在优选实施例中,聚光照明模式提供了用于允许用户命令来自所显示图像的所选聚光照明区的重新成像的容易机制。此类重新成像可以允许使用更好地拟合聚光照明区的成像参数选择。
权利要求

1.一种成像组件,包括:
成像设备,其用于在原始图像上执行成像过程,所述成像过程将图像强度转换成数字像素值以产生一组数字像素;
显示设备,其具有用于显示图像的显示屏、显示数据处理器,以及用户控制机构,允许用户在所述显示屏上对聚光照明进行定位,从而定义聚光照明区,并且从一组预定义用户命令中选择与所述聚光照明区中的图像数据有关的一个或多个用户命令;以及其中,所述成像组件响应于所述用户命令而改变所述聚光照明区显示,所述用户命令促使所述显示数据处理器搜索并在所述显示设备上突出显示具有与所述聚光照明区类似的像素布置的原始图像帧的其他区域。
2.根据权利要求1所述的成像组件,其中,预定义用户命令在所述聚光照明区中促使灰度等级改变。
3.根据权利要求2所述的成像组件,其中,利用所述预定义用户命令,附加预定义用户命令促使所述聚光照明区的灰度等级被广义化至所述原始图像帧。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,预定义用户命令促使所述聚光照明区被以相反对比度示出。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,预定义用户命令促使进行所述聚光照明中的特征的测量。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,预定义用户命令促使所述成像设备对所述聚光照明区进行重新成像。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,所述用户控制机构包括鼠标触摸屏
8.根据权利要求6所述的成像组件,其中,当所述成像设备对所述聚光照明区进行重新成像时,其使用更好地拟合在原始成像聚光照明区中找到的图像强度的范围的图像强度至像素值转换。
9.根据权利要求6所述的成像组件,其中,所述成像设备包括一定范围的焦点调整,并且当所述成像设备对所述聚光照明区进行重新成像时,如果聚光照明区的最近范围元素与原始图像帧的最近范围元素相比更接近于所述成像设备,则所述成像设备调整焦点的范围以与所述聚光照明区的最近范围元素匹配。
10.根据权利要求6所述的成像组件,其中,所述成像设备利用扫描射束,并且其中,如果被用来对所述原始帧进行成像的扫描射束不是可能的最细射束,则将较细射束用于聚光照明区的重新成像。
11.根据权利要求6所述的成像组件,其中,所述成像设备利用扫描射束并对来自所述扫描射束的回波进行采样,并且其中,如果被用来对所述原始帧进行成像的每单位扫描长度的采样速率不是可能的最高采样速率,则将较快的采样速率用于所述聚光照明区的重新成像。
12.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,所述成像设备是扫描电子显微镜
13.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,所述成像设备是透射电子显微镜。
14.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,所述成像设备是聚焦离子束显微镜。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,所述成像设备是小双束显微镜。
16.根据权利要求1或权利要求2所述的成像组件,其中,所述成像设备是数字光学显微镜
17.一种图像显示组件,包括:
图像显示设备,其具有用于显示图像的显示屏和控制所述显示屏的显示数据处理组件;
用户控制机构,其被连接至所述显示数据处理组件;
其中,所述用户控制机构允许用户将聚光照明放置在所述显示屏上,促使图像在聚光照明中被与在所述聚光照明外面不同地显示;以及
其中,所述用户控制机构允许在所述图像上的搜索以定位与聚光照明内的图案类似的图案并且进一步允许用户促使在所述聚光照明外面显示所述图像的方式改变而变得与在所述聚光照明中显示所述图像的方式相同。
18.根据权利要求17所述的图像显示组件,其中,通过改变一等级来在所述聚光照明中不同地显示图像,数字像素值按照所述等级被转换成显示像素强度,以更好地拟合所述聚光照明区中的数字像素值的范围。
19.一种图像显示组件,包括:
图像显示设备,其具有显示屏和控制所述显示屏的显示数据处理组件;
用户控制机构,其被连接至所述显示数据处理组件;以及
其中,所述用户控制机构允许用户将聚光照明放置在所述显示屏上,并促使检测所述聚光照明中的图案且突出显示出现在所述聚光照明外面的类似图案的算法将被执行。
20.一种图像形成和显示组件,包括:
数字图像形成设备,其包括用于将模拟电信号转换成数字电信号、从而形成一组像素的模数转换器;
图像显示设备,其适合于从图像形成设备接收像素并具有显示屏和控制所述显示屏的显示数据处理组件,由此,所述显示屏可以显示第一图像;
用户控制机构,其被连接至所述显示数据处理组件;以及
其中,所述用户控制机构允许用户将聚光照明放置在定义具有图案的区域的所述显示屏上,所述显示数据处理组件允许对所述图像发起搜索以定位与聚光照明内的图案类似的图案并促使所述数字图像形成设备对对应于所述聚光照明区的区进行重新成像并促使所述图像显示设备显示被重新成像的聚光照明区。
21.根据权利要求20所述的图像形成和显示组件,其中,当所述数字图像形成设备对所述聚光照明区进行重新成像时,所述数字图像形成设备使用更好地拟合在第一图像中的聚光照明所放置在的所述区域中找到的图像强度的范围的图像强度至像素值转换。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的图像形成和显示组件,其中,所述数字图像形成设备包括一定范围的焦点调整,并且当所述数字图像形成设备对所述聚光照明区进行重新成像时,如果聚光照明区的最近范围元素与所述第一图像的最近范围元素相比更接近于数字图像形成设备,则所述数字图像形成设备调整焦点的范围以与聚光照明区的最近范围元素匹配。
23.根据权利要求20或权利要求21所述的图像形成和显示组件,其中,所述数字图像形成设备利用扫描射束,并且其中,如果被用来形成所述第一图像的扫描射束不是可能的最细射束,则将较细射束用于所述聚光照明区的重新成像。
24.根据权利要求20或权利要求21所述的图像形成和显示组件,其中,所述数字图像形成设备利用扫描射束并对来自所述扫描射束的回波进行采样,并且其中,如果被用来形成所述第一图像的每单位扫描长度的采样速率不是可能的最高采样速率,则将较快的采样速率用于所述聚光照明区的重新成像。
25.一种以数字格式显示图像的方法,包括:
在原始图像帧上执行成像过程,所述成像过程将图像强度转换成数字像素值以产生一组数字像素;
在显示屏上显示从所述一组数字像素产生的图像以及一个或多个用户控制机构;
通过接收对所述一个或多个用户控制机构的选择,在所述显示屏上对聚光照明进行定位,从而定义聚光照明区;
通过接收对所述一个或多个用户控制机构的选择,从一组预定义用户命令中选择与所述聚光照明区中的图像数据有关的一个或多个用户命令;以及
使用更好地拟合在原始成像聚光照明区中找到的图像强度的范围的图像强度至像素值转换来对所述聚光照明区进行重新成像。
26.根据权利要求25的方法,其中对聚光照明进行定位促使图像在聚光照明中被与在所述聚光照明外面不同地显示;并且还包括:把在所述聚光照明外面显示所述图像的区域的显示的方式改变为与在所述聚光照明中显示所述图像的方式相同。
27.根据权利要求25或权利要求26的方法,其中通过改变灰度等级而在聚光照明中不同地显示所述图像,数字像素值按照灰度等级被转换以显示像素强度,从而提高所述聚光照明区中数字像素值的范围上的对比度。
28.根据权利要求25或权利要求26的方法,其中所述一组预定义用户命令包括:
改变灰度等级以在所述聚光照明区引起改变;
把所述聚光照明区的灰度等级广义化至所述原始图像帧;
以相反对比度示出所述聚光照明区;
对所述聚光照明区进行重新成像。
29.根据权利要求25或权利要求26的方法,进一步包括:调整焦点的范围以与所述聚光照明区中的最近范围元素匹配。

说明书全文

用于增强感兴趣区域的图像的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及由数字像素组成的图像的显示且更特别地涉及通过数字显微术产生的图像的显示。

背景技术

[0002] 无论是扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、小双束显微镜(SDB)、聚焦离子束显微镜(FIB)还是光学显微镜(LM),数字显微镜都产生并显示一组数字像素。此类数字像素组通常包含远远多于人类观察者能够感知的数据。例如,显示灰阶必须容纳(accommodate)图像中的所有数字像素值,并且因此以在观察者看起来可能为未经区分的灰色场的方式来显示较低对比度的区,从而阻止人类观察者区分特征。
[0003] 在许多类型的图像中,诸如生物图像,对应于软组织的低强度(暗)像素的场点缀有对应于例如骨头的高强度(亮)像素。相同的现象发生于例如被聚焦离子束(FIB)设备聚集的集成电路的图像中,其中一些表面提供低强度的像素场。如所述,所使用的灰度等级必须足够大以涵盖图像中的所有像素强度。但是此较大标度可能将类似强度像素显示为具有相同的灰度,或者灰度如此类似以致于变化对于人类观察者而言不明显。
[0004] 另外,针对其中成像设备对显示屏进行馈送的组件而言,常常存在这样的情况,其中,如果存在用于用户指示应为其聚集更多数据的区的简单方式,则成像设备可能聚集关于被显示区域内的感兴趣区的更多信息。例如,诸如扫描电子显微镜(SEM)的扫描设备可能能够使用较窄射束和较紧密扫描图案或减小的扫描速率或增加的采样速率以产生每单位面积更多的像素。针对原始图像的较大区,由这些技术产生的更大数目的像素将超过实际上在所提供显示空间中可能使用的。另外,成像设备可以在图像内针对较小区不同地调谐其采样灰度等级和焦点的范围,从而给该区带来更多的细节和清晰度。但是看起来在较大原始图像的背景内,当前不存在用于用户利用这些能的容易方式。
[0005] 国际图像诊断(Image Diagnost  International)在其网站http://www.imagediagnost.de/english/处示出了具有使灰度等级与聚光照明(spotlight)区中的灰度匹配的可移动且尺寸可调整的聚光照明的乳房x线照相图像显示器。以类似措施,在http://www.dexis.com处具有网站的Dexis数字诊断成像(Dexis Digital Diagnostic Imaging)示出了具有在聚光照明区域范围内提供灰度增强图像的聚光照明的系统。
[0006] 转让给本申请的受让人的美国专利6,889,113公开了一种图像显示组件,其中,用户可以通过将源自于单独程序中的形状拖放到图像上来控制显示设备或图像形成设备或两者。然而,似乎没有用于人的改善观看的聚光照明图像增强的公开。
[0007] 在Celebi等人在Proceedings of the IEEE International Conference on Image Processing(ICIP 2009)中所发表的“Contrast Enhancement in Dermoscopy Images by Maximizing a Histogram Bimodality Measure”中提出了用以促进病人皮肤上的痣的检查的提议图像增强方法。该方法通过选择RGB至灰阶转换加权方案来增强图像,该方法使用于结果得到的图像的像素强度的直方图的双峰性最大化。这增加了自动化阈值算法的效率,以便检测有问题的痣。
[0008] 因此,需要一种用于更完全地利用用于较大图像内的感兴趣区的所收集图像数据且用于命令此类感兴趣区的重新成像以聚集用于该区的更完整数据集的用户友好机制。

发明内容

[0009] 本发明的目的是允许数字显微原始图像的观察者操纵显示器和/或显微镜以获得原始图像内的感兴趣区的增强视图。在一个优选实施例中,聚光照明模式使用于聚光照明感兴趣区的灰度等级与存在于聚光照明区中的像素强度变化匹配。然后可以将被用于聚光照明模式的灰度等级广义化至原始图像,从而示出与聚光照明区中的那些类似的特征的细节。聚光照明模式还可以被用来突出显示聚光照明中的若干区,以便以相反的对比度示出该聚光照明区,以显示关于聚光照明的区(例如,像素强度的直方图)的数据,以进行图像特征的测量,并以识别聚光照明区中的图案且然后在图像中的别处搜索该图案。
[0010] 在优选实施例中,聚光照明模式提供了用于允许用户命令来自所显示图像的所选聚光照明区的重新成像的容易机制。此类重新成像可以允许使用更细射束(用于扫描显微镜)、更细像素采样速率(作为每单位扫描的采样来测量)、被调整以与存在于所显示图像聚光照明区中的像素强度和被设置成被成像物质的聚光照明区中的最高(最近范围)点的一定范围的焦点更好拟合的模数前置放大增益,所述最高(最近范围)点可以低于所显示图像的区中的最高点。
[0011] 前述内容已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点,以便可以更好地理解随后的本发明的详细描述。在下文中将描述本发明的附加特征和优点。本领域的技术人员应认识到的是所公开的概念和特定实施例可以容易地用作用于修改或设计其他结构以便执行本发明的相同目的的基础。本领域的技术人员还应意识到的是此类等价构造并不脱离如在所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。附图说明
[0012] 为了更透彻地理解本发明及其优点,现在对结合附图进行的以下描述进行参考,在所述附图中:
[0013] 图1是示出灰色背景上的白色柱的显微照片的显示屏的屏幕截图,其中对比度增强聚光照明被放置在包括柱的感兴趣区上。
[0014] 图2示出了图1的显示屏,其示出在不同位置中且较小尺寸、专有地在灰色背景上聚焦的聚光照明。
[0015] 图3示出了图1的显示屏,其示出了在整个显示器上使用的图2的聚光照明的灰阶。
[0016] 图4示出了图1的显示器,其示出了各种尺寸的三个聚光照明。
[0017] 图5示出了图1的显示器,其示出了处于相反对比度模式下的聚光照明。
[0018] 图6示出了图1的显示器,其示出了处于直方图模式下的聚光照明。
[0019] 图7示出了图1的显示器,其示出了正在被用来测量跨柱的线扫描的测量工具。
[0020] 图8示出了图1的显示器,其示出了正在被用来识别用于特定柱类型的柱顶部的图案识别工具。
[0021] 图8A图示出被用来执行图8中所示的图案识别的图案识别扫描。
[0022] 图9是使用图1—8中所示的实施例的显示设备的步骤的流程图
[0023] 图10是示出了用于图9的过程的步骤中的一个的更多细节的流程图。
[0024] 图11是显示器的表示,其具有用于变化类型的聚光照明成像的选择的图标栏。
[0025] 图12是图11的显示器的表示,其示出了所选聚光照明。
[0026] 图13示出了在尺寸和分辨率方面增加的图12的聚光照明区的表示。
[0027] 图14示出了被成像区域的地形表示,以图示出焦点调整。
[0028] 图15示出了具有可调整前置放大增益的采样电路。
[0029] 图16是一系列图表,其示出了像素亮度信息可能如何在后面是数字像素值的转换以显示像素强度的数模采样期间丢失。
[0030] 图17示意性地示出了可以被用来实现本发明的一些实施例的典型双束系统。

具体实施方式

[0031] 用户可控图像增强可以帮助用户更全面地利用可用图像数据。例如,如图1—9中所示,在优选实施例中,显示器10包括用户控制的聚光照明12。本文所使用的“聚光照明”是具有用户控制的位置、尺寸和形状的图像的一个或多个区,在其内部执行实时动作。优选用户接口允许进行动态、实时、容易使用的直观控制,诸如鼠标、多触摸屏、触控板等。“动作”可以包括以下各项中的一个或多个:灰度级转换、感兴趣区(“ROI”)的各种测量和/或分析或图案搜索的发起。基于施加于ROI的动作,然后可以发起其他工具相关动作。在显示器10上所示的图像中,针对较暗灰色背景18示出了一组亮(即强烈的)柱16。在自动操作模式下,聚光照明自动地设置灰度等级,使得其仅涵盖对应于聚光照明12中所示的区的图像数据中的像素亮度值。因此,在图1中,用聚光照明中的该亮柱和背景的较亮部分两者,增强了背景与柱之间的对比度。在图2中,在聚光照明12中没有亮柱的一部分的情况下,总体上在聚光照明12中比在图像10中存在小得多的亮度范围,聚光照明12中背景18的显示对比度被大大地增强,允许用户感知将不以其他方式可见的细节。因此,图像强度至周期值转换现在具有到图像强度的原始范围的更好“拟合”。
[0032] 将图1和图2相比较,聚光照明尺寸是用户控制的,通过例如鼠标上的指移轮。图3示出了由用户命令施加于整个屏幕的被用于图2中的聚光照明12的灰度等级的应用。这是特别有帮助的,因为在许多类型的图像中,诸如生物图像或集成电路的图像,诸如红血细胞或连接通道的特征类型具有成像介质的类似反射率。因此,显示出特征类型的实例的特性的灰阶范围可以显示出相同特征类型的其他实例的特性。例如,示出一个红血细胞的特性的灰度等级很可能在图像中示出其他红血细胞的特性。如果红血细胞是观察者感兴趣的,则当聚光照明聚焦在红血细胞上时使聚光照明灰阶广义化可能是非常有益的。
[0033] 图4示出了通过例如用来传送用户输入的鼠标上按右键并随后将光标移动至另一屏幕区域并按鼠标左键以激活附加聚光照明来使用若干不同聚光照明的效果。图5图示出命令聚光照明中的倒像。图6图示出在聚光照明区域中呈现像素亮度的直方图。在一个优选实施例中,用户然后可以选择直方图的像素强度标度的一部分以用作用于聚光照明显示的灰度等级程度。可以呈现像素信息的许多其他抽象,诸如相邻像素对比度值的直方图。图7示出了用于找到对比度的线并测量两个此类线之间的距离的聚光照明工具。
[0034] 图8示出了被设计成找到聚光照明中的高对比度线的图案并找到且随后在图像中的其他地方突出显示类似图案的图案匹配特征。图8A图示出自动特征识别软件,其结果在图8中示出。在视图(A)中,已经获取第一图像810。视图(B)示出了放置在感兴趣特征(FoI)周围的正方形光标812。系统将然后寻找此FoI的再发生,在第一图像内且在许多后续获取的图像内(如果被命令这样做的话),如在这里的视图(C)和(D)中所示。在视图(C)中,已经获取第二图像814。系统跨图像以光栅图案来扫描窗口816,如箭头818所图示。然后使此被扫描窗口内的像素与视图(B)中的FoI内的像素交叉相关以找到预定最小拟合标准之上的最佳拟合。视图(D)示出第二图像814包含两个区820,其中的每一个包含与视图(B)中的足够类似以致于交叉相关超过最小阈值的结构。该系统然后通过在每一个周围放置820来突出显示这些匹配区。潜在地可以基于半自动地或全自动地执行此程序以分析用于FoI的许多图像。可以由操作员在第一图像内定义多个不同的FoI类型,可能采用每个FoI类型的色彩编码(例如,不同的色帧)。
[0035] 图9是容纳图1—8A中所示的功能的系统的操作910的流程图。操作员首先判定912仪器操作模式,例如单图像获取、多图像获取、显示图像混合画(montage)(即2×2、3×3等图像阵列)。接下来,获取并处理914该第一图像(在图10中更详细地示出此步骤)。如果要显示混合画,则随着每个图像被获取和处理916而将其放置到混合画中。一旦已经获取了所有图像(判定框918),为操作员920显示所有图像的图像处理结果的摘要
[0036] 参考图10,示出了用户实现操作序列1010。在步骤1012中,用户获取图像。如图中所指出的那样,图像可以来自透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜、扫描电子显微镜、聚焦离子束或光学显微镜。在步骤1104中,用户将光标移动至其想要更接近地检查的图像上的感兴趣区。用户然后选择是重新获取感兴趣区还是简单地显示针对该区已经收集、但是具有与被用于已经正在显示的图像不同的局部图像处理的数据。如果未选择重新获取,则选择局部图像处理方法(步骤1018)。如果选择了重新获取,则可以选择不同的放大倍率1017。在这种情况下,系统自动选择新射束电流和采样速率1019(用于扫描设备)。在所有情况下,基于ROI中的亮度(反射率)的范围来设置前置放大增益1021,并且基于ROI中的最高点来设置焦点的范围1023。
[0037] 如果所选的方法是不利的(判定步骤1020),则用户在判定框1016中挑选另一成像方法。在判定步骤1022中,如果在步骤1020中评估该方法是有利的,则用户将光标移动至另一感兴趣区,同时保持已经产生的(一个或多个)聚光照明(步骤1024)。如果一个都未找到(判定步骤1022),则保存所有有利图像和关联信息(步骤1026)。
[0038] 虽然如上所述,以有利方式显示可用数据可以产生有益结果,但在另一实施例中,操纵聚光照明用户控制机构以命令聚光照明区域中的进一步图像数据收集。这可能在至少三个不同的方面是有益的。
[0039] 首先,如果执行聚光照明区域中的附加成像,并且如果射束尚未处于用于原始帧的最大锐度和/或采样速率未处于最大值,则可以锐化射束(离子或电子)和/或可以增加像素采样速率以获得聚光照明区的更细分辨率。即使更大的分辨率是不可能的,也可以扩展聚光照明区并以更大的放大倍率示出,这可以帮助观察者辨认细微特征。
[0040] 图11示出了允许通过使用在屏幕的旁边处显示的一组图标1112来进行矩形重新成像聚光照明的用户选择的显示器1110。通过使用光标1114,正在选择用于重新成像放大倍率的图标1112a。图12示出了显示器1110上的被用户选择且被图标1112a标记的矩形聚光照明1214。图13示出了由于较高分辨率而被放大的且具有一些其他细节1316现在可见的聚光照明图像。
[0041] 并且,如图14中所图示的,针对新的聚光照明帧,可以针对聚光照明区域12对焦点平面的高度进行优化,与总体上的帧相反。图14是正在被成像的区域的地形表示1410。焦点通常被正好设置在最高高度特征处(对于帧1410而言最接近于设备的范围1414),潜在地促使一些较远范围的特征略微偏离焦点。如果聚光照明区域12中的最高高度特征1416不像1414那样高,则可以使焦点向该特征1416的范围偏移,从而使聚光照明区域1412更紧密地聚焦。
[0042] 参考图15,其示出了用于数字采样电路1510的示意图,可以通过调整前置放大器1514来修改模数(A/D)1512采样范围,使得在聚光照明12(图1—8)中以更大的专一性对被检测器1516转换成电压范围的亮度范围进行采样。为了具有用已调整前置放大器获取的新图像,从图11中的图标栏1112选择图标1112b。在一个优选实施例中,在获取新图像的任何时间,都针对所遇到的亮度调整前置放大器。
[0043] 为了图示出通过A/D采样的潜在信息丢失和随后数字像素值至显示像素强度转换,图16示出了正在被成像的区上的自然亮度值的密度函数1610。图表1620示出了A/D采样的效果(为了便于呈现,用于具有非常低的输出位数的A/D转换器),其中,具有落在特定范围内的亮度的每个像素区域被转换成相同的数字像素值。最后,图表1630示出经由灰度等级(为了便于呈现,再次具有非常少的输出值)将数字像素值转换成显示强度的效果。在一些实例中,对不同的像素强度值分配相同的显示强度,表示进一步的信息丢失,并且从而在观察者看来清楚明了。在每种情况下,如果转换机制必须接受的输入值的范围减小,则可以使用更细的一组图表栏,导致更细且更灵敏的转换。
[0044] 图17示意性地示出了具有成像设备的典型双束系统1700,诸如扫描电子显微镜柱1702以及聚焦离子束柱1704用于在真空室1708中的采样1706上操作。当主电子束1720冲击采样1706时,辅助电子1722被辅助电子检测器1724检测。由图像处理器1732处理辅助电子电流以形成显示器1734上的图像。输入设备诸如键盘1736允许用户输入控制命令到控制器
1740,其控制双束系统1700的操作。控制器响应于来自用户的输入命令如上所述地将聚光照明定位在显示设备1734上的图像上,并且然后执行由用户确定的操作。该操作包括,例如改变该聚光照明区内的图像的属性;使用不同的成像参数访问成像设备以获取对应于该图像的聚光照明区的采样的区的新图像;适用该图像的聚光照明部分的整个图像属性;并且使用先前被用来获取所聚光照明的部分的图像的参数获取采样的图像。
[0045] 根据本发明的一些实施例,成像组件包括成像设备,其用于在原始图像帧上执行成像过程,该成像过程将图像强度转换成数字像素值以产生一组数字像素;显示设备,其具有用于显示图像的显示屏、显示数据处理器,以及用户控制机构,允许用户在显示屏上对聚光照明进行定位,从而定义聚光照明区,并且从一组预定义用户命令中选择与聚光照明区中的图像数据有关的一个或多个用户命令;以及成像组件响应于用户命令而改变聚光照明区显示。
[0046] 在一些实施例中,预定义用户命令促使灰度等级在聚光照明区中变化。在一些实施例中,利用预定义用户命令;附加预定义用户命令促使聚光照明区的灰度等级被广义化至原始图像帧。在一些实施例中,预定义用户命令促使聚光照明区被以相反对比度示出。
[0047] 在一些实施例中,预定义用户命令促使显示数据处理器搜索并在显示设备上突出显示具有与聚光照明区类似的像素布置的原始图像帧的其他区域。在一些实施例中,预定义用户命令促使进行聚光照明中的特征的测量。在一些实施例中,用户控制机构包括鼠标和触摸屏。
[0048] 在一些实施例中,预定义用户命令促使成像设备对聚光照明区进行重新成像。在一些实施例中,当成像设备对聚光照明区域进行重新成像时,其使用更好地拟合在原始成像聚光照明区域中找到的图像强度范围的图像强度至像素值转换。在一些实施例中,成像设备包括一定范围的焦点调整,并且使得当成像设备对聚光照明区域进行重新成像时,如果其与原始图像帧的最近范围元素相比更接近于成像设备,则其调整焦点的范围以与聚光照明区的最近范围元素匹配。
[0049] 在一些实施例中,成像设备利用扫描射束,并且如果被用来对原始帧进行成像的扫描射束不是可能的最细射束,则将较细射束用于聚光照明区的重新成像。在一些实施例中,成像设备利用扫描射束并对来自扫描射束的回波进行采样,并且如果被用来对原始帧进行成像的每单位扫描长度的采样速率不是可能的最高采样速率,则将较快的采样速率用于聚光照明区的重新成像。
[0050] 在一些实施例中,成像设备是扫描电子显微镜。在一些实施例中,成像设备是透射电子显微镜。在一些实施例中,成像设备是聚焦离子束显微镜。在一些实施例中,成像设备是小双束显微镜。在一些实施例中,成像设备是数字光学显微镜。
[0051] 根据本发明的一些实施例,一种图像显示组件包括具有显示屏和控制显示屏的显示数据处理组件的图像显示设备以及用户控制机构,该用户控制机构允许用户将聚光照明放置在显示屏上,促使图像在聚光照明中将被与在聚光照明外面不同地显示,并且允许用户促使在聚光照明外面显示图像的方式改变而变得与在聚光照明中显示图像的方式相同,其被连接至所述显示数据处理组件。
[0052] 在一些实施例中,通过改变通过其将数字像素值转换成显示像素强度以更好地拟合聚光照明区中的数字像素值的范围的标度来在聚光照明中不同地显示该图像。
[0053] 根据本发明的一些实施例,一种图像显示组件包括具有显示屏和控制显示屏的显示数据处理组件的图像显示设备以及用户控制机构,该用户控制机构允许用户将聚光照明放置在显示屏上并促使检测聚光照明中的图案且突出显示出现在聚光照明外面的类似图案的算法被执行,其被连接至所述显示数据处理组件。
[0054] 根据本发明的一些实施例,一种图像形成和显示组件包括数字图像形成设备,其包括用于将模拟电信号转换成数字电信号、从而形成一组像素的模数转换器;图像显示设备,其适合于从图像形成设备接收像素并具有显示屏和控制显示屏的显示数据处理组件,由此,显示屏可以显示第一图像;以及用户控制机构,其允许用户将聚光照明放置在显示屏上并促使数字图像形成设备对对应于聚光照明区域的区进行重新成像并促使图像显示设备显示所述被重新成像的聚光照明区,其被连接至所述显示数据处理组件。
[0055] 在一些实施例中,数字图像形成设备使用图像强度至像素值转换来对聚光照明区域进行重新成像,所述图像强度至像素值转换更好地拟合在原始成像聚光照明区域中找到的图像强度的范围。在一些实施例中,数字图像形成设备包括一定范围的焦点调整,并且当数字图像形成设备对聚光照明区域进行重新成像时,如果其与原始图像帧的最近范围元素相比更接近于数字图像形成设备,则数字图像形成设备调整焦点的范围以与聚光照明区的最近范围元素匹配。
[0056] 在一些实施例中,数字图像形成设备利用扫描射束,并且如果被用来对原始帧进行成像的扫描束不是可能的最细射束,则将较细射束用于聚光照明区的重新成像。在一些实施例中,数字图像形成设备利用扫描射束并对来自扫描射束的回波进行采样,并且如果被用来对原始帧进行成像的每单位扫描长度的采样速率不是可能的最高采样速率,则将较快的采样速率用于聚光照明区的重新成像。
[0057] 在本文中描述的本发明具有广泛的适用性,并且可以提供如在以上示例中所述和所示的许多益处。实施例将根据特定应用而大大地改变,并且并不是每个实施例都将提供本发明可实现的所有益处且达到所有目标。适合于执行本发明的粒子束系统可从例如本申请的受让人、FEI公司购买到。附图意图帮助理解本发明,并且除非另外指明,否则不一定按比例描绘。
[0058] 应认识到的是执行上述步骤和过程的方法和执行此类方法的操作的装置将在本发明的范围内。此外,应认识到的是可以经由计算机硬件、硬件和软件两者的组合或由存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现本发明的实施例。可以使用标准编程技术在计算机程序中实现该方法—包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质,其中,这样配置的存储介质促使计算机以特定和预定义方式-根据在本说明书中所述的方法和图进行操作。可以用高级程序或面向对象编程语言来实现每个程序以与计算机系统通信。然而,如果需要,可以用汇编或机器语言来实现程序。在任何情况下,该语言可以是编译或解释语言。此外,该程序可以在为了该目的而编程的专用集成电路上运行。
[0059] 此外,可以在任何类型的计算平台中实现方法,包括但不限于个人计算机、微型计算机、主机、工作站、联网或分布式计算环境、单独的、与带电粒子工具或其他成像设备成一整体或通信的计算机平台等。可以以存储在存储介质或设备上的机器可读代码来实现本发明的方面,无论所述存储介质或设备是可移动的或与计算平台成一整体,诸如硬盘、光学读和/或写存储介质、RAM、ROM等,使得其可被可编程计算机读取,以便在存储介质或设备被计算机读取时配置且操作计算机以执行本文所述的程序。此外,可以通过有线或无线网络来发射机器可读代码或其部分。当这些及其他各种类型的计算机可读存储介质包含用于与微处理器或其他数据处理器相结合地实现上文所述的步骤的指令或程序时,本文所述的发明包括此类介质。当计算机本身被根据本文所述的方法和技术进行编程时,本发明也包括计算机本身。
[0060] 可以将计算机程序应用于输入数据以执行本文所述的功能并从而对输入数据进行变换以生成输出数据。该输出信息被应用于诸如显示监视器的一个或多个输出设备。在本发明的优选实施例中,变换的数据表示物理和有形对象,包括在显示器上产生物理和有形对象的特定可视化描述。本发明的优选实施例还利用粒子束设备,诸如FIB或SEM,以便使用粒子束对样本进行成像。被用来对样本进行成像的此类粒子固有地与样本相交互,导致某种程度的物理变换。此外,遍及本说明书,利用诸如“计算”、“确定”、“测量”、“生成”、“检测”、“形成”、“控制”等术语的讨论还参考计算机系统或类似电子设备的动作和过程,其操纵在计算机系统内被表示为物理量的数据并将其变换成在计算机系统或其他信息存储、传输或显示设备内被同样地表示为物理量的其他数据。
[0061] 在本说明书中未特别地定义任何术语的程度上,意图是将对该术语给定其简单且普通的意义。每当在本文中使用术语“自动”、“自动化”或类似术语时,应将那些术语理解成包括自动或自动化过程或步骤的手动初始化。在前述讨论中和权利要求中,以开放方式来使用术语“包括”和“包含”,并且因此应被解释成意指“包括但不限于...”。术语“集成电路”指的是在微芯片的表面上图案化的一组电子部件及其互连(共同地,内部电路元件)。术语“半导体器件”一般地指的是集成电路(IC),其可以与半导体晶片成一整体、从晶片单一化或封装以便在电路板上使用。术语“FIB”或“聚焦离子束”在本文中用来指代任何准直离子束,包括由离子光学装置聚焦的射束和成形离子束。
[0062] 虽然已经详细地描述了本发明及其优点,但应理解的是在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以在本文中进行各种修改、替换以及变更。此外,本申请的范围并不意图局限于在本说明书中描述的过程、机器、制品、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。作为本领域的普通技术人员根据本发明的公开将容易地认识到的是根据本发明,可以利用目前现有的或稍后将开发的过程、机器、制品、物质组成、装置、方法或步骤,其执行与本文所述的相应实施例基本上相同的功能或实现基本上相同的结果。因此,所附权利要求意图在其范围内包括此类过程、机器、制品、物质组成、装置、方法或步骤。
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