SurfaceXplorer :: 2D View of SPM images

ОДО "Микротестмашины"

| SurfaceXplorer [Работа с СЗМ-изображениями] > [Двухмерное представление]

3.2 Двухмерное представление СЗМ-данных

Двухмерное представление СЗМ-данных
3.2.1 Визуализация совместных полей данных
3.2.2 Виртуальная подсветка (имитация освещения)
3.2.3 Преобразование СЗМ-изображения в окне двухмерного представления
Масштабирование СЗМ-изображения
Дублирование окна
Нормализация данных
Зеркальное отображение по вертикали
Зеркальное отображение по горизонтали
Поворот СЗМ-изображения на 90°
Отмена последнего действия обработки

Двухмерное представление СЗМ-данных является в программе SurfaceXplorer основным типом визуализации. Данные в этом случае отображаются в специализированном окне в виде карты высот (рис. 3.2.1 слева) или свойств (рис. 3.1.1 справа).

Рис. 3.2.1 - Примеры двухмерных СЗМ-изображений топографии (карта высот с имитацией подсветки) (слева) и совместной с ним карты сдвига фазы (карта локальной жесткости) (справа).

Двухмерное СЗМ-изображение строится таким образом, что координаты X и Y матрицы данных совпадают с аналогичными осями плоскости, а вертикальная координата Z каждой точки измерений (соответственно, точки на изображении) передается цветом согласно установленной цветовой шкале. Таким образом на СЗМ-изображении воспроизводится рельеф или карта других свойств.

Окно двухмерного представления открывается автоматически при загрузке (открытии) файла с СЗМ-данными, при измерении с помощью интегрированного модуля АСМ, а также при визуализации совместных полей данных уже открытого файла. Окно двухмерного представления предназначено также для отображения в первую очередь результатов применения специализированных процедур и функций обработки СЗМ-данных.

Обычно непосредственно после открытия файла СЗМ-данных для обеспечения оптимального отображения этих данных производится процедура выравнивания, а при необходимости - дополнительно проводится сглаживание дефектов сканирования. После выравнивания (и при необходимости - сглаживания сбоев) рекомендуется настроить цветовую шкалу высот СЗМ-изображения. Ниже описываются процедуры, также позволяющие оптимизировать отображение СЗМ-данных, и получить дополнительную информацию об исследуемом объекте.

3.2.1 Визуализация совместных полей данных

При наличии в одном файле совместных полей данных (рис. 3.2.1.1) программой SurfaceXplorer предусматриваются следующие способы их визуализации (отображения в окне двухмерного представления).

В случае, если файл СЗМ-данных открыт в программе:

- активизировать одно из открытых окон двухмерного представления данных из интересующего файла и, воспользовавшись селектором совместных полей на панели типов визуализации:
  ,
  выбрать в списке имеющихся в файле полей данных необходимое;
- в панели объектов ([Objects]) вкладки Browse (Обзор) найти необходимый файл и дважды щелкнуть левой кнопкой мыши по метке необходимого поля данных;
- в секторе быстрого просмотра на панели объектов ([Objects]) вкладки Browse (Обзор) выбрать пиктограмму интересующего файла и в открывшемся блоке содержания файла дважды щелкнуть по пиктограмме необходимого поля данных.

Рис. 3.2.1.1 - Пример совместных полей данных, получаемых при одном измерении и записвываемых в файле СЗМ-данных.

- Вверху слева - СЗМ-изображение топографии (без имитации освещения);
- Вверху справа - карта локального сдвига фазы колебаний зонда (изображение контраста, получаемое в динамическом режиме);
- Внизу справа - карта локальных изменений амплитуды колебаний зонда (изображение контраста, получаемое в динамическом режиме).

Цветовая палитра каждого СЗМ-изображения настроена индивидуально.

Если файл с СЗМ-данными в программе еще не открыт, выбрать для загрузки интересующее поле данных можно с помощью сектора быстрого просмотра . Для этого необходимо:
1) на панели [Folders] (Папки) или [Favorites] (Избранное) вкладки Browse (Обзор) отыскать необходимый файл на жестком диске;
2) в секторе быстрого просмотра активировать его пиктограмму;
3) в открывшемся блоке содержания файла дважды щелкнуть по пиктограмме интересующего поля данных.

3.2.2 Виртуальная подсветка (имитация освещения)

Немаловажную роль в процессе восприятия и интерпретации двухмерного СЗМ-изображения играет представление его в наиболее привычном для человеческого глаза виде. Это, в частности, относится к имитации освещения отображаемой поверхности, что реализуется с помощью функции виртуальной подсветки. В программе SurfaceXplorer предусмотрены варианты представления СЗМ-данных как без имитации освещения - в виде карты высот, так и с имитацией освещения рельефа виртуальным источником света.

Представление СЗМ-данных в виде карты высот обеспечивает отображение вертикальной координаты каждой точки данных в соответствии с цветовой шкалой (рис. 3.2.2.1 вверху слева). Вертикальная координата каждой точки изображения (т.е. ее высота) кодируется цветом в строгом соответствии с настроенной цветовой палитрой, и все изображение, таким образом, представляет собой карту высот (аналогично физической карте в географии).

Представление СЗМ-данных в режиме виртуальной подсветки обеспечивает отображение рельефа как карты высот, но с дополнительной имитацией его освещения виртуальным источником света (рис. 3.2.2.1 вверху справа). Цвет каждой точки данных определяется в первую очередь цветовой шкалой, а его яркость корректируется в зависимости от геометрического положения этой точки относительно окружающих точек данных и размещения виртуального источника света. Данный режим можно рассматривать как вид сверху на трехмерное изображение, расположенное в строго горизонтальной плоскости (т.е. в плоскости окна двухмерного представления).

Рис. 3.2.2.1 - Пример виртуальной подсветки СЗМ-изображения: вверху слева - функция отключена (представление в виде карты высот); вверху справа - функция включена (представление с имитацией освещения); внизу слева - опция включена, но положение виртуального источника света настроено некорректно (перпендикулярно направлению быстрого сканирования). |

Настройка функции виртуальной подсветки осуществляется в секции Light (Свет) панели настройки двухмерного представления [2D] вкладки Properties (Свойства). Активирование функции производится с помощью переключаетля On/Off. Для настройки положения виртуального источника света относительно СЗМ-изображения предусмотрено использование как графической зоны установки, в которой управление положением производится с помощью курсора мыши, так и цифровых полей ввода угла наклона и угла ориентации источника, где положение задается вручную в цифровом виде.

Одной из особенностей функции виртуальной подсветки является возможность скрытия некоторых линейных дефектов при ориентации виртуального источника света параллельно направлению быстрого сканирования данного СЗМ-изображения. Поэтому с учетом того, что наиболее естественно выглядят изображения, освещаемые слева или справа, рекомендуется в большинстве случаев устанавливать значения угла ориентации, соответственно, 180° или 90°. На рис. 3.2.2.1 эта особенность иллюстрируется сравнением вариантов имитации освещения одного и того же СЗМ-изображения, когда ориентация источника света совпадает с направлением быстрого сканирования (рис. 3.2.2.1 вверху справа, направление быстрого сканирования - слева направо, угол ориентации источника - 180°) и перпендикулярна ему (рис. 3.2.2.1 внизу слева, угол ориентации источника - 90°).

Угол наклона виртуального источника света над плоскостью СЗМ-изображения влияет на величину эффекта от имитации освещения. Чем меньше угол наклона, тем четче проявляется эффект объемности, но тем меньше освещенность поверхности.

Фактически, при имитации освещения СЗМ-изображение выглядит наиболее естественным для человеческого глаза образом, однако цвет каждой точки практически не соответствует приведенному на цветовой шкале высот. Кроме того, при определнных положениях источника света, взаимных положениях точек данных или специфики установленной цветовой шкалы высот (например, размещение более темного цветового тона выше более светлого) на СЗМ-изображении могут наблюдаться визуальные искажения (оптические иллюзии), когда, например, впадина выглядит как выступ и наоборот. Данные явления связаны с особенностями психологического восприятия человеком изображений.

3.2.3 Преобразование СЗМ-изображения в окне двухмерного представления

Для оптимального отображения СЗМ-данных в окне двухмерного представления в программе предусматриваются следующие специализированные процедуры обработки СЗМ-изображения:

- выравнивание по линиям сканирования: вычитание прямой линии или параболы;
- выравнивание по поверхности: вычитание плоскости или параболоида;
- выравнивание по выделению: вычитание плоскости, задаваемой тремя установленными опорными точками; вычитание параболических линий, плоскости или параболоида внутри или по образцу выделенной прямоугольной области;
- сглаживание линии сканирования или прямоугольной области интерполяцией граничных данных;
- вырезание прямоугольного участка;
- арифметические операции с матрицами СЗМ-данных.

Также предусмотрены следующие базисные процедуры преобразования СЗМ-изображения:

- масштабирование СЗМ-изображения (произвольное и ступенчатое);
- нормализация;
- транспонирование (отображение) по вертикали, по горизонтали, поворот изображения на 90°;
- дублирование текущего окна.

Ниже приводится описание процедур преобразования.

Масштабирование (изменение размеров) СЗМ-изображения в окне двухмерного представления осуществляется как ступенчато (в соответствии с предустановленными параметрами масштабирования), так и произвольно. Кроме того допускается как пропорциональное, так и непропорциональное изменение размера окна двухмерного представления и, соответственно, СЗМ-изображения в нем.

Исходный размер СЗМ-изображения в окне двухмерного представления определяется размером матрицы данных: кажая точка СЗМ-матрицы представляется на экране одним пикселом. Например, СЗМ-изображение с матрицей 256*256 точек данных на экране будет представлено избражением размером 256*256 пикселов.

Ступенчатое пропорциональное изменение размера СЗМ-изображения предусматривается до 25%, 50%, 75%, 100%, 150%, 200%, 400%, 800% от исходного размера и производится с помощью:

- команд контекстного меню окна;
- команд пункта меню View > Zoom >;
- селектора масштаба на панели типов визуализации.

Произвольное пропорциональное изменение размера области визуализации (и, соответственно, СЗМ-изображения) производится:

- с помощью селектора масштаба на панели типов визуализации вводом произвольного масштаба представления текущего СЗМ-изображения;
- перетаскиванием угловой зоны окна двухмерного представления (рис. 3.2.3.1 слева).

Рис. 3.2.3.1 - Произвольное изменение размеров окна двухмерного представления: слева - пропорциональное с помощью перетаскивания угловой зоны границы окна; справа - непропорциональное (в одном направлении) перетаскиванием границы окна (здесь - в вертикальном направлении).

Произвольное непропорциональное изменение размера окна двухмерного представления (и, соответственно, самого СЗМ-изображения в нем) производится перетаскиванием границ окна при нажатой левой кнопке мыши (рис. 3.2.3.1 справа). При этом перетаскивание вертикальной или горизонтальной границы окна вызывает непропорциональное изменение одного размера, соотвественно, по горизонтали или вертикали.

Увеличение СЗМ-изображения до размера рабочей области программы производится с помощью кнопки (Maximize) в заголовке окна.

Вернуть исходный размер СЗМ-изображению можно, выбрав масштаб 100%

- в подменю параметров масштабирования Zoom > контекстного меню окна;
- в селекторе масштаба на панели типов визуализации.

Дублирование окна. Создание дубликата текущего окна двухмерного представления в его текущем состоянии. Процедура создает новое автономное окно с копией СЗМ-изображения, над которым можно производить операции независимо от родительского окна. Дублирование выполняется с помощью:

- кнопки на панели инструментов обработки;
- команды меню Process > Duplicate;
- сочетания "быстрых" клавиш <Ctrl + D> на клавиатуре компьютера.

В результате дублирования окно с новым изображением отображается в перечне на панели [Objects] (Объекты) вкладки Browse (Обзор) как отдельный объект с именем #.Duplicate.

Нормализация данных. Нормализация - смещение точки начала отсчета шкалы высот на один уровень с нижней точкой рельефа на СЗМ-изображении. Процедура переустанавливает нулевую плоскость в положение нижней значащей точки рельефа и соответствующим образом пересчитывает вертикальные координаты всех точек СЗМ-матрицы. Иначе говоря - для пользователя результат процедуры выглядит как смещение всего СЗМ-изображения вдоль вертикальной шкалы таким образом, что самая нижняя точка рельефа оказывается на нулевом уровне (рис. 3.2.3.2). Нормализация выполняется с помощью:

- кнопки на панели инструментов обработки;
- команды меню Process > Normalize.

Рис. 3.2.3.2 - Пример выполнения процедуры нормализации СЗМ-изображения. Изменения видны по меткам цветовой шкалы высот.

Зеркальное отображение по вертикали текущего СЗМ-изображения (транспонирование относительно горизонтальной оси) (рис. 3.2.3.3) выполняется с помощью:

- кнопки на панели инструментов обработки;
- команды меню Process > Flip vertically.

Рис. 3.2.3.3 - Пример выполнения зеркального отображения СЗМ-изображения по вертикали.

Зеркальное отображение по горизонтали текущего СЗМ-изображения (транспонирование относительно вертикальной оси) (рис. 3.2.3.4) выполняется с помощью:

- кнопки на панели инструментов обработки;
- команды меню Process > Flip horizontally.

Рис. 3.2.3.4 - Пример выполнения зеркального отображения СЗМ-изображения по горизонтали.

Поворот СЗМ-изображения на 90° по ходу часовой стрелки (рис. 3.2.3.5) выполняется с помощью:

- кнопки на панели инструментов обработки;
- команды меню Process > Rotate 90° right.

Рис. 3.2.3.5 - Пример выполнения поворота СЗМ-изображения на 90° по ходу часовой стрелки.

Процедура реализуется транспонированием СЗМ-матрицы. Количество последовательных поворотов не ограничено. Для поворота СЗМ-изображения на 180° (в отличие от зеркального отображения), таким образом, необходимо выполнить данную процедуру дважды. Поворот на 270° по ходу часовой стрелки выполняется трехкратным выполнением процедуры. Четырехкратное повторение процедуры возвращает СЗМ-изображение (СЗМ-матрицу) в исходное состояние.

Отмена последнего действия обработки СЗМ-изображения ("откат"). Данная функция позволяет вернуть состояние СЗМ-изображения, в котором оно было до последней применявшейся к нему процедуры обработки. Функция отмены выполняется с помощью:

- кнопки на панели инструментов обработки;
- команды меню Process > Undo;
- сочетания "быстрых" клавиш <Ctrl + Z> на клавиатуре компьютера.

К процедурам обработки, для которых в программе предусмотрена отмена последнего действия, относятся функции, сгруппированные в пункте меню Process (Обработка) или на панели инструментов обработки, за исключением Crop (Вырезать) и Duplicate (Дублировать) (т.е. тех, которые обработанные данные отображают в новых окнах). Это:

- процедуры выравнивания;
- процедуры сглаживания дефектов сканирования;
- процедуры транспонирования изображения;
- процедура нормализации;
- процедуры арифметики изображений;
- а также процедуры отображения вершин и впадин при анализе данных.

Возврат настройки цветовой палитры в программе не производится.

Количество последовательных шагов отмены последнего действия ("отката") в программе не ограничено.

Изображение, сформированное в окне двухмерного представления, а также дополнительная статистическая информация о нем могут быть сохранены в отчете для последующего использования.

Copyright © 2005-2006, Microtestmachines Co.
All rights reserved.