CN113920500A - 一种基于tem图的纳米分子的结构稳定性检测方法及*** - Google Patents
一种基于tem图的纳米分子的结构稳定性检测方法及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN113920500A CN113920500A CN202111101272.7A CN202111101272A CN113920500A CN 113920500 A CN113920500 A CN 113920500A CN 202111101272 A CN202111101272 A CN 202111101272A CN 113920500 A CN113920500 A CN 113920500A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circle
- tem image
- nano
- stability
- arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 title claims abstract description 111
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 34
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 19
- 210000002945 adventitial reticular cell Anatomy 0.000 claims description 65
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 230000009191 jumping Effects 0.000 claims description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 8
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 229910017745 AgNP Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims description 6
- 206010001513 AIDS related complex Diseases 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 claims description 3
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 201000000751 autosomal recessive congenital ichthyosis Diseases 0.000 claims 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/70—Denoising; Smoothing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/60—Analysis of geometric attributes
- G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，包括步骤获取纳米分子的TEM图，对TEM图进行降噪，转化为灰度图，进行边缘识别得到圆集合，根据圆集合，计算当前温度纳米分子的稳定系数，改变温度重新获得第二TEM图并计算新温度下纳米分子的稳定系数，根据2个不同温度下纳米分子的稳定系数判断纳米分子的稳定性。本发明实现了自动对TEM图进行识别获得载银微凝胶粒子的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法及***。
背景技术
载银微凝胶粒子是一种先进的功能材料，在智能微反应器、微传感器、药物输送载体和医学诊断等领域有很大的应用前景。
载银微凝胶粒子的粒径在10纳米～10微米范围内，其交联密度、粒径大小以及所包含的功能基团的种类等可通过改变交联剂用量尧单体种类以及合成工艺等来调节。核壳结构型载银微凝胶粒子包括一个Ag纳米粒子为核，水凝胶为壳层，与无规充填型杂化微凝胶相比，它的组成均匀性高结构和性能具有很好的可控性，近年来受到国内外的关注。
载银微凝胶粒子的制备方法步骤包括对Ag纳米粒子的表面用改性剂进行改性，然后将具有交联结构的水凝胶聚合物包覆在微凝胶粒子表面投射电镜TEM是目前表征载银微凝胶粒子形态结构的常用方法，能从TEM照片中看到载银微凝胶粒子的形状，以及通过粒径测量软件从TEM图中获得一定数量的微凝胶粒子粒径，进而分析得到粒子的尺寸以及分散性，分析其对不同外部条件的反应。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为实现上述技术目的，本发明技术方案如下：
一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，获取纳米分子的TEM图；
步骤2，对TEM图进行降噪，转化为灰度图，进行边缘识别得到圆集合；
步骤3，根据圆集合，计算当前温度纳米分子的稳定系数，改变温度重新获得第二TEM图并计算新温度下纳米分子的稳定系数；
步骤4，根据2个不同温度下纳米分子的稳定系数判断纳米分子的稳定性。
进一步地，步骤1中，获取纳米分子的TEM图的子步骤为：
利用普通投射电子显微镜或高分辨透射电子显微镜获取纳米分子的TEM图，所述纳米分子为载银微凝胶粒子，具有温度刺激响应性，载银微凝胶粒子的结构为核壳结构型，每个核壳结构型载银微凝胶粒子是以单个AgNP为核，智能水凝胶为壳层的粒子，每个载银微凝胶粒子含有一个位于粒子中心的AgNP核。
进一步地，步骤2中，对TEM图进行降噪，转化为灰度图，进行边缘识别得到圆集合的子步骤为：
对TEM图进行降噪，转换为灰度图，利用圆检测提取TEM图中的圆，获得TEM图的圆集合C，圆集合C中每个圆包括一个壳区域和一个核芯区域，每个圆的核芯区域被一个相应的壳区域包裹，壳区域的半径为r，核芯区域的半径为R，壳区域和核芯区域是圆形，圆集合C的大小为N，圆集合C中所有核芯区域的平均半径为Ravg；
圆检测的方法可以是形状分析法、环路积分微分法,基于Hough变换的圆检测方法,基于存在概率的圆检测方法,以及遗传算法中的一种或多种；
其中区分壳区域和核芯区域的方法为：
使TEM图的像素中灰度的最大值为Gmax，灰度的最小值为Gmin，灰度平均值Gmean，灰度值小于abs(Gmean-(Gmax-Gmin)×(2/3))的区域为背景区域，像素值大于abs(Gmean-(Gmax-Gmin)×(1/3))的区域为核芯区域，TEM图像中非背景区域和核芯区域的区域为壳区域，abs()为取绝对值操作。
进一步地，步骤3中，根据圆集合，计算当前温度纳米分子的稳定系数，改变温度重新获得第二TEM图并计算新温度下纳米分子的稳定系数的子步骤为：
通过霍夫变换检测TEM图的核芯区域中不属于圆集合C的弧线，构成弧线集合ARC，集合ARC的大小为M；
初始化变量i的值为1，A1的值为0，ARCi表示弧线集合ARC中第i个元素，设置判定阈值为1/3πRavg；
步骤3.1，如果弧线ARCi与TEM图的边缘有接触，跳转步骤3.5，否则跳转步骤3.2；
步骤3.2，在弧线ARCi中任意取3个点构建虚拟圆O1，获得半径R1和圆心O1'，跳转步骤3.3；其中3个点中每2个点的欧氏距离不大于0.5Ravg；
步骤3.3，从弧线ARCi中剔除与虚拟圆O1重合的点，具体为：
依次遍历每个虚拟圆O1的点，如果存在虚拟圆O1的点的八邻域中存在弧线ARCi的点或者当前虚拟圆O1的点与弧线ARCi的点重合则从弧线ARCi剔除这些点；跳转步骤3.4；
步骤3.4，如果弧线ARCi的长度小于判定阈值，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转至步骤3.6；
如果弧线ARCi的长度大于等于判定阈值，以弧线ARCi的其中一个端点为起点，以0.1Ravg为步进在弧线ARCi选取3个点构建虚拟圆O2，如果无法以所选的3个点构建虚拟圆O2或者构建的虚拟圆O2的圆心与步骤3.2中的虚拟圆O1的圆心的距离大于2Ravg，则把弧线ARCi从弧线集合ARC中剔除，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转步骤3.6；否则把虚拟圆O1和虚拟圆O2加入到圆集合C，A1的值增加2，跳转步骤3.6；
步骤3.5，如果弧线ARCi的长度大于判定阈值，在弧线ARCi中取其中一个与TEM图的边缘的交点作为起始点，再以所述起始点为起点沿弧线ARCi以步进0.1Ravg选取2个点作为基点，上述起始点和2个基点共3个点构建虚拟圆O1，把虚拟圆O1加入圆集合C；如果上述起始点和2个基点共3个点无法构建虚拟圆O1，跳转步骤3.6
步骤3.6，如果i＜M使i的值增加1并跳转至步骤3.1；否则跳至步骤3.7；
步骤3.7，计算纳米分子的稳定系数；
式中，δT1为纳米分子在温度T1的稳定系数，N为当前圆集合C的大小，rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的壳区域的半径，Rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的核芯区域的半径，Ravg为圆集合C中所有圆的核芯区域的平均半径，ravg为圆集合C中所有圆的壳区域的平均半径；
改变温度重新获得第二TEM图并重新执行步骤2和步骤3得到新温度T2下的纳米分子的稳定系数δT2。
进一步地，改变温度重新获得第二TEM图并重新执行步骤2和步骤3得到新温度T2下的纳米分子的稳定系数δT2的子步骤为：
改变温度至T2，
利用普通投射电子显微镜或高分辨透射电子显微镜获取T2温度下纳米分子的TEM图，
通过霍夫变换检测TEM图的核芯区域中不属于圆集合C的弧线，构成弧线集合ARC，集合ARC的大小为M；
初始化变量i的值为1，A1的值为0，ARCi表示弧线集合ARC中第i个元素，设置判定阈值为1/3πRavg；
步骤3.1，如果弧线ARCi与TEM图的边缘有接触，跳转步骤3.5，否则跳转步骤3.2；
步骤3.2，在弧线ARCi中任意取3个点构建虚拟圆O1，获得半径R1和圆心O1'，跳转步骤3.3；其中3个点中每2个点的欧氏距离不大于0.5Ravg；
步骤3.3，从弧线ARCi中剔除与虚拟圆O1重合的点，具体为：
依次遍历每个虚拟圆O1的点，如果存在虚拟圆O1的点的八邻域中存在弧线ARCi的点或者当前虚拟圆O1的点与弧线ARCi的点重合则从弧线ARCi剔除这些点；跳转步骤3.4；
步骤3.4，如果弧线ARCi的长度小于判定阈值，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转至步骤3.6；
如果弧线ARCi的长度大于等于判定阈值，以弧线ARCi的其中一个端点为起点，以0.1Ravg为步进在弧线ARCi选取3个点构建虚拟圆O2，如果无法以所选的3个点构建虚拟圆O2或者构建的虚拟圆O2的圆心与步骤3.2中的虚拟圆O1的圆心的距离大于2Ravg，则把弧线ARCi从弧线集合ARC中剔除，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转步骤3.6；否则把虚拟圆O1和虚拟圆O2加入到圆集合C，A1的值增加2，跳转步骤3.6；
步骤3.5，如果弧线ARCi的长度大于判定阈值，在弧线ARCi中取其中一个与TEM图的边缘的交点作为起始点，再以所述起始点为起点沿弧线ARCi以步进0.1Ravg选取2个点作为基点，上述起始点和2个基点共3个点构建虚拟圆O1，把虚拟圆O1加入圆集合C；如果上述起始点和2个基点共3个点无法构建虚拟圆O1，跳转步骤3.6
步骤3.6，如果i＜M使i的值增加1并跳转至步骤3.1；否则跳至步骤3.7；
步骤3.7，计算纳米分子的稳定系数；
式中，δT1为纳米分子在温度T2的稳定系数，N为当前圆集合C的大小，rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的壳区域的半径，Rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的核芯区域的半径，Ravg为圆集合C中所有圆的核芯区域的平均半径，ravg为圆集合C中所有圆的壳区域的平均半径。
进一步地，构建虚拟圆O1和O2的子步骤为：
设3个连续的点的坐标为E(xe,ye)，F(xf,yf)，L(xl,yl)，用下式求得参数a0和b0，r0：
a0＝((yl-ye)×(yf^2-ye^2+xf^2-xe^2)+(yf-ye)×(ye^2-yl^2+xe^2-xl^2))/(2×(xf-xe)×(yl-ye)-2×(xl-xe)×(yf-ye))；
b0＝((xl-xe)×(xf^2-xe^2+yf^2-ye^2)+(xf-xe)×(xe^2-xl^2+ye^2-yl^2))/(2×(xl-xe)×(yf-ye)-2×(xf-xe)×(yl-ye))；
r0＝(√((xe-a0)^2+(ye-b0)^2))；
其中，√()表示开根号操作，a^2表示求a的二次方操作；
a0和b0为构建的虚拟圆的x坐标和y坐标，r0为构建的虚拟圆的半径。
进一步地，步骤4中，根据2个不同温度下纳米分子的稳定系数判断纳米分子的稳定性的子步骤为：
计算纳米分子的稳定值WT1-T2：
WT1-T2＝a×(δT1-δT2)；
式中，WT1-T2为纳米分子从温度T1到T2的稳定值，a为校正系数，δT1和δT2分别为纳米分子在温度T1和温度T2的稳定系数，其中T1＜T2；
判断纳米分子的稳定性：
式中，Stb(T1-T2)为纳米分子从温度T1到温度T2的稳定性，Stb(T1-T2)＝1表示当前纳米分子稳定性符合要求，Stb(T1-T2)＝0表示当前纳米分子稳定性不符合要求，WT1-T2为纳米分子从温度T1到T2的稳定值，T1和T2为温度，单位℃，其中T1＜T2，eT2/T1为以自然常数e为底，指数为T2/T1的指数函数。
一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***，所述***包括：
TEM图获得模块：包括普通投射电子显微镜或高分辨透射电子显微镜，用于获得纳米分子的TEM图；
数据处理模块：用于处理TEM图以及执行权利要求1至6的方法，得到纳米分子的稳定性；
稳定性输出模块：用于输出纳米分子的稳定性。
第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本公开第一方面提供的所述方法的步骤。
第四方面，本公开提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本公开提供的所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
自动对TEM图进行识别获得载银微凝胶粒子的稳定性。
附图说明
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1为本发明提供的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法的流程图；
图2为本发明一个实施例的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***结构示意框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详尽说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围内的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
以下示例性地说明本发明提供的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法。
如图1所示为一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，获取纳米分子的TEM图；
步骤2，对TEM图进行降噪，转化为灰度图，进行边缘识别得到圆集合；
步骤3，根据圆集合，计算当前温度纳米分子的稳定系数，改变温度重新获得第二TEM图并计算新温度下纳米分子的稳定系数；
步骤4，根据2个不同温度下纳米分子的稳定系数判断纳米分子的稳定性。
进一步地，步骤1中，获取纳米分子的TEM图的子步骤为利用普通投射电子显微镜或高分辨透射电子显微镜获取纳米分子的TEM图，所述纳米分子为载银微凝胶粒子，具有温度刺激响应性，载银微凝胶粒子的结构为核壳结构型，每个核壳结构型载银微凝胶粒子是以单个AgNP为核，智能水凝胶为壳层的粒子，每个载银微凝胶粒子含有一个位于粒子中心的AgNP核。
进一步地，步骤2中，对TEM图进行降噪，转化为灰度图，进行边缘识别得到圆集合的子步骤为：
对TEM图进行降噪，转换为灰度图，利用圆检测提取TEM图中的圆，获得TEM图的圆集合C，圆集合C中每个圆包括一个壳区域和一个核芯区域，每个圆的核芯区域被一个相应的壳区域包裹，壳区域的半径为r，核芯区域的半径为R，壳区域和核芯区域是圆形，圆集合C的大小为N，圆集合C中所有核芯区域的平均半径为Ravg；
圆检测的方法可以是形状分析法、环路积分微分法,基于Hough变换的圆检测方法,基于存在概率的圆检测方法,以及遗传算法中的一种或多种；
其中区分壳区域和核芯区域的方法为：
使TEM图的像素中灰度的最大值为Gmax，灰度的最小值为Gmin，灰度平均值Gmean，灰度值小于abs(Gmean-(Gmax-Gmin)×(2/3))的区域为背景区域，像素值大于abs(Gmean-(Gmax-Gmin)×(1/3))的区域为核芯区域，TEM图像中非背景区域和核芯区域的区域为壳区域，abs()为取绝对值操作。
进一步地，步骤3中，根据圆集合，计算当前温度纳米分子的稳定系数，改变温度重新获得第二TEM图并计算新温度下纳米分子的稳定系数的子步骤为：
检测TEM图的核芯区域中不属于圆集合C的弧线，构成弧线集合ARC，集合ARC的大小为M；
初始化变量i的值为1，A1的值为0，ARCi表示弧线集合ARC中第i个元素，设置判定阈值为1/3πRavg；
步骤3.1，如果弧线ARCi与TEM图的边缘有接触，跳转步骤3.5，否则跳转步骤3.2；
步骤3.2，在弧线ARCi中取3个点构建虚拟圆O1，获得半径R1和圆心O1'，跳转步骤3.3；其中3个点中每2个点的欧氏距离不大于0.5Ravg；
步骤3.3，从弧线ARCi中剔除与虚拟圆O1重合的点，具体为：
依次遍历每个虚拟圆O1的点，如果存在虚拟圆O1的点的八邻域中存在弧线ARCi的点或者当前虚拟圆O1的点与弧线ARCi的点重合则剔除符合上述条件的弧线ARCi的点；跳转步骤3.4；
步骤3.4，如果弧线ARCi的长度小于判定阈值，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转至步骤3.6；
如果弧线ARCi的长度大于等于判定阈值，以弧线ARCi的其中一个端点为起点，以0.1Ravg为步进在弧线ARCi选取3个点构建虚拟圆O2，如果无法以所选的3个点构建虚拟圆O2或者构建的虚拟圆O2的圆心与步骤3.2中的虚拟圆O1的圆心的距离大于2Ravg，则把弧线ARCi从弧线集合ARC中剔除，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转步骤3.6；否则把虚拟圆O1和虚拟圆O2加入到圆集合C，A1的值增加2，跳转步骤3.6；
步骤3.5，如果弧线ARCi的长度大于判定阈值，在弧线ARCi中取其中一个与TEM图的边缘的交点作为起始点，再以所述起始点为起点沿弧线ARCi以步进0.1Ravg选取2个点作为基点，上述起始点和2个基点共3个点构建虚拟圆O1，把虚拟圆O1加入圆集合C；如果上述起始点和2个基点共3个点无法构建虚拟圆O1，跳转步骤3.6
步骤3.6，如果i＜M使i的值增加1并跳转至步骤3.1；否则跳至步骤3.7；
步骤3.7，计算纳米分子的稳定系数；
式中，δT1为纳米分子在温度T1的稳定系数，N为当前圆集合C的大小，rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的壳区域的半径，Rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的核芯区域的半径，Ravg为圆集合C中所有圆的核芯区域的平均半径，ravg为圆集合C中所有圆的壳区域的平均半径；
改变温度重新获得第二TEM图并重新执行步骤2和步骤3得到新温度T2下的纳米分子的稳定系数δT2。
进一步地，改变温度重新获得第二TEM图并重新执行步骤2和步骤3得到新温度T2下的纳米分子的稳定系数δT2的子步骤为：
改变温度至T2，
利用普通投射电子显微镜或高分辨透射电子显微镜获取T2温度下纳米分子的TEM图，
通过霍夫变换检测TEM图的核芯区域中不属于圆集合C的弧线，构成弧线集合ARC，集合ARC的大小为M；
初始化变量i的值为1，A1的值为0，ARCi表示弧线集合ARC中第i个元素，设置判定阈值为1/3πRavg；
步骤3.1，如果弧线ARCi与TEM图的边缘有接触，跳转步骤3.5，否则跳转步骤3.2；
步骤3.2，在弧线ARCi中任意取3个点构建虚拟圆O1，获得半径R1和圆心O1'，跳转步骤3.3；其中3个点中每2个点的欧氏距离不大于0.5Ravg；
步骤3.3，从弧线ARCi中剔除与虚拟圆O1重合的点，具体为：
依次遍历每个虚拟圆O1的点，如果存在虚拟圆O1的点的八邻域中存在弧线ARCi的点或者当前虚拟圆O1的点与弧线ARCi的点重合则从弧线ARCi剔除这些点；跳转步骤3.4；
步骤3.4，如果弧线ARCi的长度小于判定阈值，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转至步骤3.6；
如果弧线ARCi的长度大于等于判定阈值，以弧线ARCi的其中一个端点为起点，以0.1Ravg为步进在弧线ARCi选取3个点构建虚拟圆O2，如果无法以所选的3个点构建虚拟圆O2或者构建的虚拟圆O2的圆心与步骤3.2中的虚拟圆O1的圆心的距离大于2Ravg，则把弧线ARCi从弧线集合ARC中剔除，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转步骤3.6；否则把虚拟圆O1和虚拟圆O2加入到圆集合C，A1的值增加2，跳转步骤3.6；
步骤3.5，如果弧线ARCi的长度大于判定阈值，在弧线ARCi中取其中一个与TEM图的边缘的交点作为起始点，再以所述起始点为起点沿弧线ARCi以步进0.1Ravg选取2个点作为基点，上述起始点和2个基点共3个点构建虚拟圆O1，把虚拟圆O1加入圆集合C；如果上述起始点和2个基点共3个点无法构建虚拟圆O1，跳转步骤3.6
步骤3.6，如果i＜M使i的值增加1并跳转至步骤3.1；否则跳至步骤3.7；
步骤3.7，计算纳米分子的稳定系数；
式中，δT1为纳米分子在温度T2的稳定系数，N为当前圆集合C的大小，rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的壳区域的半径，Rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的核芯区域的半径，Ravg为圆集合C中所有圆的核芯区域的平均半径，ravg为圆集合C中所有圆的壳区域的平均半径。
进一步地，构建虚拟圆O1和O2的子步骤为：
设3个连续的点的坐标为E(xe,ye)，F(xf,yf)，L(xl,yl)，用下式求得参数a0和b0，r0：
a0＝((yl-ye)×(yf^2-ye^2+xf^2-xe^2)+(yf-ye)×(ye^2-yl^2+xe^2-xl^2))/(2×(xf-xe)×(yl-ye)-2×(xl-xe)×(yf-ye))；
b0＝((xl-xe)×(xf^2-xe^2+yf^2-ye^2)+(xf-xe)×(xe^2-xl^2+ye^2-yl^2))/(2×(xl-xe)×(yf-ye)-2×(xf-xe)×(yl-ye))；
r0＝(√((xe-a0)^2+(ye-b0)^2))；
其中，√()表示开根号操作，a^2表示求a的二次方操作；
a0和b0为构建的虚拟圆的x坐标和y坐标，r0为构建的虚拟圆的半径。
进一步地，步骤4中，根据2个不同温度下纳米分子的稳定系数判断纳米分子的稳定性的子步骤为：
计算纳米分子的稳定值WT1-T2：
WT1-T2＝a×(δT1-δT2)；
式中，WT1-T2为纳米分子从温度T1到T2的稳定值，a为校正系数，δT1和δT2分别为纳米分子在温度T1和温度T2的稳定系数，其中T1＜T2；
参数a可以针对不同的载银微凝胶粒子进行调整，比如不同的水凝胶聚合物构成的水凝胶聚合物，其最终的物理性质不一样。
温度值T1和T2可以根据纳米分子的应用场景和性质进行调整。
判断纳米分子的稳定性：
式中，Stb(T1-T2)为纳米分子从温度T1到温度T2的稳定性，Stb(T1-T2)＝1表示当前纳米分子稳定性符合要求，Stb(T1-T2)＝0表示当前纳米分子稳定性不符合要求，WT1-T2为纳米分子从温度T1到T2的稳定值，T1和T2为温度，单位℃，其中T1＜T2，eT2/T1为以自然常数e为底，指数为T2/T1的指数函数。
在一个实施例里，a为0.926，T1为30℃，T2为40℃。
一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***，所述***包括：
如图2所示是本发明一个实施例的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***结构示意框图；
TEM图获得模块：包括普通投射电子显微镜或高分辨透射电子显微镜，用于获得纳米分子的TEM图；
数据处理模块：用于处理TEM图以及执行权利要求1至6的方法，得到纳米分子的稳定性；
稳定性输出模块：用于输出纳米分子的稳定性。
所述基于一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***，可运行的***可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***的示例，并不构成对一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***运行***的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***可运行***的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，获取纳米分子的TEM图；
步骤2，对TEM图进行降噪，转化为灰度图，进行边缘识别得到圆集合；
步骤3，根据圆集合，计算当前温度纳米分子的稳定系数，改变温度重新获得第二TEM图并计算新温度下纳米分子的稳定系数；
步骤4，根据2个不同温度下纳米分子的稳定系数判断纳米分子的稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，其特征在于，步骤1中，获取纳米分子的TEM图的子步骤为：
利用普通投射电子显微镜或高分辨透射电子显微镜获取纳米分子的TEM图，所述纳米分子为载银微凝胶粒子，具有温度刺激响应性，载银微凝胶粒子的结构为核壳结构型，每个核壳结构型载银微凝胶粒子是以单个AgNP为核，智能水凝胶为壳层的粒子，每个载银微凝胶粒子含有一个位于粒子中心的AgNP核。
3.根据权利要求1所述的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，其特征在于，步骤2中，对TEM图进行降噪，转化为灰度图，进行边缘识别得到圆集合的子步骤为：
对TEM图进行降噪，转换为灰度图，利用圆检测提取TEM图中的圆，获得TEM图的圆集合C，圆集合C中每个圆包括一个壳区域和一个核芯区域，每个圆的核芯区域被一个相应的壳区域包裹，壳区域的半径为r，核芯区域的半径为R，壳区域和核芯区域是圆形，圆集合C的大小为N，圆集合C中所有核芯区域的平均半径为Ravg；
圆检测的方法包括形状分析法、环路积分微分法、基于Hough变换的圆检测方法或基于存在概率的圆检测方法中的任意一种；
其中区分壳区域和核芯区域的方法为：
使TEM图的像素中灰度的最大值为Gmax，灰度的最小值为Gmin，灰度平均值Gmean，灰度值小于abs(Gmean-(Gmax-Gmin)×(2/3))的区域为背景区域，像素值大于abs(Gmean-(Gmax-Gmin)×(1/3))的区域为核芯区域，TEM图像中非背景区域和核芯区域的区域为壳区域，abs()为取绝对值操作。
4.根据权利要求1所述的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，其特征在于，步骤3中，根据圆集合，计算当前温度纳米分子的稳定系数，改变温度重新获得第二TEM图并计算新温度下纳米分子的稳定系数的子步骤为：
检测TEM图的核芯区域中不属于圆集合C的弧线，构成弧线集合ARC，集合ARC的大小为M；
初始化变量i的值为1，A1的值为0，ARCi表示弧线集合ARC中第i个元素，设置判定阈值为1/3πRavg；
步骤3.1，如果弧线ARCi与TEM图的边缘有接触，跳转步骤3.5，否则跳转步骤3.2；
步骤3.2，在弧线ARCi中任意取3个点构建虚拟圆O1，获得虚拟圆O1的半径R1和圆心O1'，跳转步骤3.3；其中弧线ARCi中取的3个点中每2个点的欧氏距离不大于0.5Ravg；
步骤3.3，从弧线ARCi中剔除与虚拟圆O1重合的点，具体为：
依次遍历每个虚拟圆O1的点，如果存在虚拟圆O1的点的八邻域中存在弧线ARCi的点或者当前虚拟圆O1的点与弧线ARCi的点重合则从弧线ARCi剔除这些点；跳转步骤3.4；
步骤3.4，如果弧线ARCi的长度小于判定阈值，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转至步骤3.6；
如果弧线ARCi的长度大于等于判定阈值，以弧线ARCi的其中一个端点为起点，以0.1Ravg为步进在弧线ARCi选取3个点构建虚拟圆O2，如果无法以所选的3个点构建虚拟圆O2或者构建的虚拟圆O2的圆心与步骤3.2中的虚拟圆O1的圆心的距离大于2Ravg，则把弧线ARCi从弧线集合ARC中剔除，把虚拟圆O1加入到圆集合C，A1的值增加1，跳转步骤3.6；否则把虚拟圆O1和虚拟圆O2加入到圆集合C，A1的值增加2，跳转步骤3.6；
步骤3.5，如果弧线ARCi的长度大于判定阈值，在弧线ARCi中取其中一个与TEM图的边缘的交点作为起始点，再以所述起始点为起点沿弧线ARCi以步进0.1Ravg选取2个点作为基点，上述起始点和2个基点共3个点构建虚拟圆O1，把虚拟圆O1加入圆集合C；如果上述起始点和2个基点共3个点无法构建虚拟圆O1，跳转步骤3.6
步骤3.6，如果i＜M使i的值增加1并跳转至步骤3.1；否则跳至步骤3.7；
步骤3.7，计算纳米分子的稳定系数；
式中，δT1为纳米分子在温度T1的稳定系数，N为当前圆集合C的大小，rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的壳区域的半径，Rj为圆集合C中第j个元素即第j个圆的核芯区域的半径，Ravg为圆集合C中所有圆的核芯区域的平均半径，ravg为圆集合C中所有圆的壳区域的平均半径；
改变温度重新获得第二TEM图并重新执行步骤2和步骤3得到新温度T2下的纳米分子的稳定系数δT2。
5.根据权利要求1所述的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，其特征在于，步骤4中，根据2个不同温度下纳米分子的稳定系数判断纳米分子的稳定性的子步骤为：
计算纳米分子的稳定值WT1-T2：
WT1-T2＝a×(δT1-δT2)；
式中，WT1-T2为纳米分子从温度T1到T2的稳定值，a为校正系数，δT1和δT2分别为纳米分子在温度T1和温度T2的稳定系数，其中T1＜T2；
判断纳米分子的稳定性：
式中，Stb(T1-T2)为纳米分子从温度T1到温度T2的稳定性，Stb(T1-T2)＝1表示当前纳米分子稳定性符合要求，Stb(T1-T2)＝0表示当前纳米分子稳定性不符合要求，WT1-T2为纳米分子从温度T1到T2的稳定值，T1和T2为温度，单位℃，其中T1＜T2，eT2/T1为以自然常数e为底，指数为T2/T1的指数函数。
6.根据权利要求4所述的一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测方法，其特征在于，构建虚拟圆O1和O2的子步骤为：
设3个连续的点的坐标为E(xe,ye)，F(xf,yf)，L(xl,yl)，用下式求得参数a0和b0，r0：
a0＝((yl-ye)×(yf^2-ye^2+xf^2-xe^2)+(yf-ye)×(ye^2-yl^2+xe^2-xl^2))/(2×(xf-xe)×(yl-ye)-2×(xl-xe)×(yf-ye))；
b0＝((xl-xe)×(xf^2-xe^2+yf^2-ye^2)+(xf-xe)×(xe^2-xl^2+ye^2-yl^2))/(2×(xl-xe)×(yf-ye)-2×(xf-xe)×(yl-ye))；
r0＝(√((xe-a0)^2+(ye-b0)^2))；
其中，√()表示开根号操作，^2表示求二次方操作；
a0和b0为构建的虚拟圆的x坐标和y坐标，r0为构建的虚拟圆的半径。
7.一种基于TEM图的纳米分子的结构稳定性检测***，其特征在于，所述***包括：
TEM图获得模块：包括普通投射电子显微镜或高分辨透射电子显微镜，用于获得纳米分子的TEM图；
数据处理模块：用于处理TEM图以及执行权利要求1至6的方法，得到纳米分子的稳定性；
稳定性输出模块：用于输出纳米分子的稳定性。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111101272.7A CN113920500B (zh) | 2021-09-18 | 2021-09-18 | 一种基于tem图的纳米分子的结构稳定性检测方法及*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111101272.7A CN113920500B (zh) | 2021-09-18 | 2021-09-18 | 一种基于tem图的纳米分子的结构稳定性检测方法及*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113920500A true CN113920500A (zh) | 2022-01-11 |
| CN113920500B CN113920500B (zh) | 2024-06-14 |
Family
ID=79235387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111101272.7A Active CN113920500B (zh) | 2021-09-18 | 2021-09-18 | 一种基于tem图的纳米分子的结构稳定性检测方法及*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113920500B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307672A (ja) * | 2000-04-21 | 2001-11-02 | Hitachi Ltd | 元素分析装置及び走査透過型電子顕微鏡並びに元素分析方法 |
| CN109658428A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-19 | 南京工程学院 | 基于Hough变换实现圆的快速检测方法 |
| CN109908367A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-21 | 南开大学 | 磺胺酸-β-环糊精介导的超分子纳米粒子在胰岛素的控制释放方面的应用 |
| US20190197683A1 (en) * | 2016-03-31 | 2019-06-27 | Eyes Ltd | System and methods for diagnostic image analysis and image quality assessment |
| CN111899274A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-06 | 大连交通大学 | 一种基于深度学习tem图像分割的粒径分析方法 |
| CN113034485A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-25 | 浙江欧视电科技有限公司 | 融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法 |
-
2021
- 2021-09-18 CN CN202111101272.7A patent/CN113920500B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307672A (ja) * | 2000-04-21 | 2001-11-02 | Hitachi Ltd | 元素分析装置及び走査透過型電子顕微鏡並びに元素分析方法 |
| US20190197683A1 (en) * | 2016-03-31 | 2019-06-27 | Eyes Ltd | System and methods for diagnostic image analysis and image quality assessment |
| CN109658428A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-19 | 南京工程学院 | 基于Hough变换实现圆的快速检测方法 |
| CN109908367A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-21 | 南开大学 | 磺胺酸-β-环糊精介导的超分子纳米粒子在胰岛素的控制释放方面的应用 |
| CN111899274A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-06 | 大连交通大学 | 一种基于深度学习tem图像分割的粒径分析方法 |
| CN113034485A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-25 | 浙江欧视电科技有限公司 | 融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113920500B (zh) | 2024-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110414533B (zh) | 一种改进orb的特征提取与匹配方法 | |
| JP5602940B2 (ja) | 事前計算されたスケール空間からのデイジー記述子生成 | |
| CN101710334B (zh) | 基于图像哈希的大规模图像库检索方法 | |
| CN111275129A (zh) | 一种图像数据的增广策略选取方法及*** | |
| CN110852349A (zh) | 一种图像处理方法、检测方法、相关设备及存储介质 | |
| CN108764358B (zh) | 一种太赫兹图像识别方法、装置、设备及可读存储介质 | |
| CN113112516A (zh) | 图像边缘特征库构建方法、装置、计算机设备及存储介质 | |
| CN110705602A (zh) | 大规模数据聚类方法、装置及计算机可读存储介质 | |
| CN111833362A (zh) | 基于超像素和区域生长的非结构化道路分割方法及*** | |
| CN110765976A (zh) | 人脸特征点的生成方法、数据网络的训练方法及相关装置 | |
| CN101986295A (zh) | 基于流形稀疏编码的图像聚类的方法 | |
| CN113920500A (zh) | 一种基于tem图的纳米分子的结构稳定性检测方法及*** | |
| CN113674425A (zh) | 点云采样方法、装置、设备及计算机可读存储介质 | |
| CN110672324A (zh) | 一种基于有监督lle算法的轴承故障诊断方法及装置 | |
| CN104731875B (zh) | 一种获取多维数据稳定性的方法和*** | |
| CN111612099B (zh) | 基于局部排序差值细化模式的纹理图像分类方法及*** | |
| CN116932492A (zh) | 用于版式文件识别数据存储优化方法 | |
| CN109712075B (zh) | 一种数字图像数据原图识别方法及装置 | |
| CN114779209B (zh) | 一种激光雷达点云体素化方法及装置 | |
| CN103366376B (zh) | 一种基于邻域尺度变化的图像特征提取方法 | |
| CN112816959B (zh) | 用于车辆的聚类方法、装置、设备和存储介质 | |
| CN112633394B (zh) | 一种智能用户标签确定方法、终端设备及存储介质 | |
| CN108492345A (zh) | 一种基于尺度变换的数据块划分方法 | |
| CN113936021B (zh) | 一种基于sem图像的软团聚分子识别方法及*** | |
| CN114092904A (zh) | 车道线检测方法、装置、电子设备及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |