扫描电镜实时图像处理系统（RIP）研制成功

老千和他的朋友们 · 公众号 · 科技创业科技自媒体 · 2025-03-18 09:03

主要观点总结

本文介绍了上世纪八十年代，由于计算机技术的迅速发展，图像信息处理成为热点。当时扫描电镜（SEM）公司已经推出应用图像处理技术的产品，但多数SEM仍不具备图像处理功能。为此，华南工学院无线电系和测试中心研制了SEM实时图像处理系统，于1991年成功配接，并通过技术鉴定。该系统包括降噪滤波器、标准TV和SEM信号输入接口等，可实现实时降噪处理、图像保存和后期处理等功能。该系统的应用对于改善SEM图像质量、提高观察能力具有显著效果，并有望广泛应用于其他成像设备。

关键观点总结

关键观点1: 背景介绍

文章首先介绍了上世纪八十年代计算机技术的迅速发展和图像信息处理的热点，以及SEM在科研、工农业、军事、气象等领域的广泛应用。

关键观点2: SEM实时图像处理系统的研制

由于多数SEM不具备图像处理功能，华南工学院无线电系和测试中心决定研制SEM实时图像处理系统，并在1987年立项。经过研究，该系统于1991年成功配接SEM。

关键观点3: 系统的结构和性能特点

该系统的基本结构包括预处理器、A/D和D/A转换器、帧存器、实时降噪滤波器等。通过该系统，可以实现实时降噪处理、图像保存和后期处理等功能。该系统具有广泛的应用前景，并获得了广东省高等教育局的科技进步三等奖。

关键观点4: 系统的应用与效果

该系统可应用于SEM、EDS等设备，改善图像质量，提高观察能力。此外，该系统也可应用于其他成像设备，如光学显微镜、X射线机、夜视设备等，具有广阔的应用前景。

正文

（一）

在上世纪八十年代，由于计算机技术迅速发展和日益普及，对于图像信息处理方面也是一个热点。在科研、工农业、军事、气象等领域都展示了极其广泛的应用前景。当时几家扫描电镜（ SEM ）公司已经推出应用图像处理技术的产品，突破人眼观察的局限性，为研究微观结构提供了强有力手段。但当时多数 SEM 不具备图像处理功能，有许多不足之处：

1. 限于在半暗环境下观察，显示器通常只有六吋，人眼易疲劳。

2. 反映样品微观特征的电子信号本身固有的随机涨落，不可避免造成图像的随机噪声；另外对于低加速电压或高放大倍率下成像时，由于是弱束流成像，使得图像的信噪比差。

3. 在观察半导体集成电路结构样品时，对样品表面需要镀金，否则因为样品的导电性能差，呈现出类似受到噪声干扰的模糊不清的图像。

4. 利用传统的拍照片方式，只能在胶片上记录图像，不便于对图像进行后期的各种进一步处理、分析和存贮。

我校的 SEM 是早期型号，虽然功能齐全，但不具有图像处理和分析功能，为此测试中心和无线电系商讨并确定研制 SEM 实时图像处理系统。在 1987 年 11 月正式立项，项目名称为 “ 扫描电子显微电镜与电子光学仪器的数字图像处理系统的研究 ” ，委托单位是广东省科学技术委员会，承担单位是华南工学院无线电系和测试中心。由无线电系叶梧老师主持，无线电系的张凌老师和测试中心电镜室的伍慕兰老师也参加了有关的研究工作。

叶梧老师是研究生导师，我们早就熟识。他安排在读研究生冯穗力开展这个科研课题。小冯我们也认识，在我们眼中他就是一位阳光睿智的大男孩，为人谦和，业务基础好，动手能力强，见照片 1 。小冯还带领几位本科生开展有关计算机处理图像的软件开发工作，他们常到电镜室，我们积极配合，终于在 1991 年上半年完成了整机试制调试，并与 SEM 成功配接。

照片 1: 小冯与 SEM 合影，背后是主机，最高的柜子是能谱仪（ EDS ），右面是实时图像处理系统（ RIP ），这是我们扫描电镜室的全部家当。

（二）

1991 年 7 月 10 日在广东省科委和广东省电镜学会主持下召开了鉴定会，参加会议代表共 38 人，鉴定委员会由电子显微学、电子技术和计算机方面的专家组成，会议听取了研制、测试、使用等报告，现场观看了各种功能的演示，代表们热烈讨论，最后评委签署了鉴定书，该项科研成果通过了技术鉴定，见照片 2 。

照片 2 ：鉴定会现场，图中的我正在介绍 RIP-1 系统的研制过程

该系统的结构和性能特点如下：

1. 基本结构包括预处理器、 A/D 和 D/A 转换器、容量 512 x 512 x 8bits 的帧存器、实时降噪滤波器、以及相应控制电路、微机互连接口等。通过 RIP-1 与微机的接口，