基于双边拟合的高稳定性共焦拉曼光谱定焦方法

共焦拉曼光谱技术可实现定量、无损、无需标记的样品微区“分子结构特征和物质组成信息”成像,被广泛应用于生物医学、物理化学以及材料科学等领域。由于共焦拉曼系统采用“点”激发和“点”探测的探测机制,且拉曼散射光谱信号微弱,导致成像所需时间可长达数小时甚至数十小时;测量过程中系统极易受环境变化、空气扰动等因素影响产生漂移,造成被测样品离焦,从而导致成像质量不稳定。针对现有共焦拉曼系统对样品定焦能力不足、样品易产生离焦误差、系统漂移大等问题,本文提出了一种基于双边拟合的高稳定性共焦拉曼光谱定焦方法。该方法首先对共焦拉曼光谱强度轴向响应曲线两侧对样品离焦敏感的数据区间分别进行线性拟合,得到两条拟合直线方程;然后,将所得的两条直线方程相减得到新的差分直线;最后,通过差分直线的过零点位置确定系统焦平面位置,实现了被测样品的高精度定焦,消除了离焦对系统测量结果的影响。以单晶硅表面同一位置,轴向扫描步距100 nm,进行60次重复定焦实验,实验获得的重复定焦极差为80.2 nm,说明系统具有良好的抗漂移能力。对周期5μm的竖条栅格标准原子力台阶样品进行拉曼mapping成像测试,结果表明在长时间的成像过程中,和无定焦功能的图像相比,该方法获得的竖条栅格图像更清晰、边缘更锐利、信噪比较好。仿真分析和实验结果表明:提出的基于双边拟合共焦拉曼光谱探测方法可以提高系统的定焦准确度,抑制干扰因素导致的系统离焦对成像质量的影响,进而确保了系统探测的稳定性和成像分辨力,是一种自动定焦、抗漂移的拉曼光谱成像方法。

基于法向域的浅浮雕风格化设计

针对数字浅浮雕设计,通过对已有浅浮雕进行整体优化以及局部细节特征的调整来获得不同风格样式的浅浮雕,提出了一种基于法向域的浅浮雕重新风格化方法.首先使用高斯滤波提取初始浅浮雕高度图的高频信息和低频信息,分别表示浅浮雕的细节特征和整体形状;然后通过双边曲面拟合将高频和低频高度图转化为法向图,获得不同频域的法向信息;再运用不同投影方式的球极映射对这2个频域的法向进行编辑;最后通过最小二乘法重建出新的高度图,获得风格迥异的浅浮雕模型.该方法通过分离浅浮雕模型上不同频率的特征信息并在法向域上分别处理,不仅自然地保留和增强了模型表面的特征细节,而且得到了各种异于原浅浮雕模型的风格效果.实验结果表明,文中方法简单有效,为浅浮雕的设计制作提供了新的思路和方法.