2.1.1. 输入

除了样品信息单位电池，需要图像。输入图像类型可以包括选区衍射（SAED）、纳米衍射或CBED图案。也可以使用HRTEM图像，因为工具会自动将其转换为互易空间使用快速傅里叶变换（FFT）。

2.1.2. 算法

加载输入图像后（图2一)，遮住光束阻挡器或老化标尺（如有）可能有助于防止衍射斑点检测器被混淆。对于某些挡梁器，这可以手动或自动完成。

图2 单个步骤衍射图形用户界面分析。(一)原始图像(b条)100次最强检测(c（c）)RANSAC发现的规则晶格(d日)面间角(e（电子）)确定的斑点。

分析的第一个关键步骤是检测图案中的衍射点或衍射盘。SAED或纳米衍射斑点在尺度空间中使用斑点检测进行检测（Lowe，2004)包含大约30个刻度。用户可以选择不同的斑点检测技术：高斯检测、黑森响应或高斯差分。在CBED模式的情况下，使用霍夫变换来检测椎间盘（Atherton&Kerbyson，1999; 袁等。, 1990)如Klinger所述等。(2015). 使用质心和分数描述检测到的斑点或圆盘。分数是一种反映给定检测质量的度量。由于斑点检测方法提供了大量的检测，其中许多属于同一衍射点，因此应用了非最大值抑制。这种机制只保留那些在26个连接邻域中得分局部最大的检测。换言之，忽略那些相邻（图像平面内或尺度空间内）得分较高的检测。

由于检测仍然可能遭受大量假阳性或假阴性检测，必须使用一些智能机制从检测中提取规则衍射晶格。为此，RANSAC算法（Fischler&Bolles，1981; Fischler&Bolles，1987年)如Klinger所述等。(2015). 它需要一些最强的检测（图2b条)作为输入（默认为50个得分最高的候选），并返回定义规则晶格的两个向量（图2c（c）). 该晶格的参数（点之间的距离和角度）列于表中（图1e（电子）和2d日)并可用于手动评估、验证结果或其他目的。样品知识单位电池提供足够的信息进行理论计算d日-间距值和面间角。这个d日在晶格中测得的间距和面间角可以与在一定范围内的理论值相匹配。与人类相比，计算机可以有效地检查大量与实验测量值相关的理论值的可能断言，并且可以快速验证特定的平面组合是否与给定的平面组合相对应d日间距和面间角可以通过物理方式组合在一起，以获得一个共同的区域轴。

属于最适合实验数据的解决方案的区域轴列在弹出菜单中（图1克)根据反映实验和理论差异的总分进行排序d日间距和面间角。当用户选择特定分区轴，与衍射点相对应的平面指数印在相应点的下方（图2e（电子）)，可以直接解释实验图像。

2.1.3. 特征

此工具最重要的优点是自动化。该算法旨在提供快速而轻松的分析。其他优点是精度和鲁棒性。RANSAC算法使用分布在图像上的多个点来生成规则晶格。因此，结果比两个选定衍射点之间的多次手动测量更精确。此外，由于衍射图像的典型动态强度范围，计算机可以看到用户看不到的斑点。

该工具在测量值周围的某个范围内将测量值与理论值相匹配，这一事实使得整个过程对一定程度的相机校准误差具有鲁棒性。此外，该工具还可以用于查找摄像机长度校准的校正系数。

在某些情况下，该工具还可以处理两个或三个重叠图案，例如界面上的衍射图案（孪晶矩阵，由晶界分隔的相邻晶粒等.）.为了找到多个晶格，重复应用RANSAC算法，同时忽略之前发现的晶格点附近的斑点检测。

结果也可以传递给交互式可视化工具单元格查看器(§2.3).

2.2.1. 输入

工具的输入是关于样本的信息单位电池和一张实验环衍射图像。环强度不要求沿环周长均匀。该工具可以成功加工部分不完整的环，或包含由不均匀晶粒尺寸或首选晶粒取向导致的可见斑点的环。另一方面，吊环不应明显变形；例如，它们不应该是明显的椭圆形。如果出现明显的椭圆畸变，应在分析之前进行适当的校正（Hou，2008; 2009年，拉巴尔).

2.2.2. 算法

与以下情况不同衍射图形用户界面，此处必须取消挡梁。否则，它会影响圆环和图像背景的平均强度。在某些情况下，可以手动或自动屏蔽光束阻挡器（基于迭代阈值）。属于光束阻挡器及其邻近区域的所有图像像素均被排除在进一步处理之外。

在下一步中，需要对环的中心进行定位。这是通过比较原始输入图像和围绕某个候选中心点旋转90、180和270°的图像之间的差异来完成的。将三幅旋转图像中的每一幅从原始图像中减去，并对该差值的绝对值进行平均，从而得出旋转图像与原始图像之间的相似性度量。最后，将与所有三个旋转图像相对应的三个相似性度量一起平均，反映出图案相对于候选中心点的四倍旋转对称性。选择平均差最小（对称性最高）的候选者作为环中心。

当圆环中心已知时，可以从衍射信号中计算出圆形平均值。圆形平均值（或轮廓）是平均图像强度，它是距离中心距离的函数（见图3b条). 轮廓上的单个峰值对应于图像中的圆环。

通常，图像中有一些背景；在图案的中心部分，强度往往较高，并向外逐渐减弱。这也可以在配置文件中看到，因此可以使用配置文件量化背景函数。背景由双曲线函数近似。它的系数是迭代优化的，因此双曲线从下面接触轮廓。

从轮廓中减去背景后，可以处理峰值。对应于最亮环的几个最高峰值（默认为十个）被定位。测量它们与中心的距离，并与样品材料的理论距离进行比较。每个实验峰都使用最近的理论峰进行晶体学鉴定。以与衍射图形用户界面工具振铃GUI该工具计算相机长度校准值。对于已知晶格参数的材料，该值可用于校准显微镜或常规检查现有校准的准确性。

如果样品材料、相机长度校准或两者都不确切，振铃GUI可以找到最符合实验数据的值。校准系数可以指定为可行值的范围，样品材料可以使用可能的元素或化合物列表定义。该工具检查校准系数和材料的所有可能组合，并列出最适合理论峰值的组合。

2.2.3. 特征

的主要优势振铃GUI又是自动化。甚至有斑点的图像（图3)可以快速、方便、准确地进行分析。

另一个好处是图像增强功能。光束阻挡器的阴影可以从原始图像中去除（图4一和4b条). 阴影对应的区域被替换为图像其余部分强度的圆形平均值。背景不仅可以在轮廓中消除，也可以在图像中消除（图4c（c）). 可以调整强度对比度，使弱环更加明显（图4d日). 这些仪器结合在一起，显著提高了图像的可读性（图4e（电子）和4（f）).

图4 的图像增强功能振铃GUI. (一)原始图像(b条)梁挡块已拆除(c（c）)背景消除(d日)对比度调整(e（电子）)所有这些的组合(（f）)已识别的环。

校准系数的自动测定使振铃GUI摄像机长度校准任务中的一项重要资产。

2.3.1. 输入

唯一需要的输入是单元间信息。与合作衍射图形用户界面该工具可以接收有关实验衍射晶格的信息，以生成精确的理论对应物和相应的定向原子晶格。

2.3.2. 特征

中有两个主要视图单元格查看器：包含理论衍射图案的衍射视图（图5一)以及显示模拟样品中几个原子的细胞视图（图5b条). 这两种视图都是交互式的。由于它们经常从不同的角度展示同一事物，因此它们联系在一起，使得直接和互易空间更明显。在衍射视图中，单击鼠标最多可以选择两个点。与这些点对应的平面立即显示在原子结构背景下的细胞视图中（如图5所示一和5b条). 单元视图中的模拟样本可以缩放或旋转。旋转样品时，衍射视图可以保持不变，允许用户从不同的角度检查样品。然而，衍射图案也可以根据样品的实际方向即时更新，从而立即说明样品旋转的影响。单元格视图也是交互式的。用户可以选择一个原子来获取其坐标和元素，选择两个原子来获得有关相应方向向量的信息，选择三个原子来提供有关给定平面及其法线的信息，以及选择四个原子来添加d日-间距值。

单元格查看器还提供了晶体计算器。除其他外，它还提供了晶体坐标系（以米勒指数表示）和笛卡尔坐标系之间的转换。它可以计算d日间距、平面或向量之间的角度、原子散射振幅、，结构系数，和消光距离。可以导出包含选定数量表的文本文件。

单元格查看器可以从以下结果中获益衍射图形用户界面分析。之后衍射图形用户界面已完成对实验衍射图像的分析，它可以将结果传递给单元格查看器衍射视图中的理论衍射图案和细胞视图中模拟样品的方向与实验图像完全对应。这提供了一种快速直观的方法来查看所观察到的晶体中原子的排列。

如果用户提供关于样品架的基本信息（例如α和β用于获取给定实验图像或α轴），可以模拟支架倾斜[另一种工具由Duden描述等。(2011)]. 当用户倾斜模拟样本时，所有相关信息都会立即更新；模拟样品倾斜，理论衍射图样相应改变分区轴实现了读出。此外，该工具可以计算α和β达到所需区域轴所需的倾斜。