Считывание значений и базовые геометрические операции представляют собой основу любой программы обработки данных. Gwyddion предлагает большой набор функций для масштабирования данных, вращения, изменения числа точек и извлечения профилей. Этот раздел описывает эти простые, но нужные функции.
С помощью основных модулей можно совершить следующие операции с двумерным полем данных:
- Изменить шаг точек данных к выбранным размерам или масштабировать используя выбранный метод интерполяции → →
- Кадрировать данные используя Инструмент кадрирования или на месте, или помещая результат в новый канал (с опцией Создать новый канал). С включенной опцией Сохранять пространственные смещения, координаты верхнего левого угла результирующего изображения соответствуют верхнему левому углу выбранной области, в противном случае, координаты верхнего левого угла устанавливаются в (0, 0).
- Повернуть данные на угол, кратный прямому или на произвольно заданный можно с помощью одной из функций поворота: → → , или .
- Переворот данных горизонтально (т.е. относительно вертикальной оси) или вертикально (т.е. относительно горизонтальной оси) осуществляется с помощью функций → → и , соответственно.
- Отражение данных относительно центра (т.е. относительно обеих осей) осуществляется с помощью функции → → .
- Инверсию данных с помощью функции : → → . Данные инвертируются относительно среднего, в результате среднее значение остаётся неизменным.
- Ограничить диапазон данных обрезая данные вне заданного диапазона с помощью функции → → . Диапазон может быть задан численно или взят из диапазона псевдоцвета, заданного ранее используя инструмент «Диапазон цвета». Также возможно отсечь части изображения, выступающие дальше, чем умноженное на заданое число среднеквадратичное отклонение от среднего.
- Увеличить разрешение данных, чтобы сделать пиксели квадратными можно с помощью функции → → . В большинстве сканов пиксели имеют соотношение сторон 1:1, следовательно эта функция не действует на них.
- Наклонить данные на заданный градиент или угол используя функцию → → .
- Можно изменить физические размеры, единицы измерения или масштабы значений, а также горизонтальные смещения используя функцию → → . Это может быть полезно для исправления необработанных данных, которые были импортированы с неправильными физическими масштабами, или в качестве простой ручной перекалибровки размеров и значений.
Простейший способ чтения данных это поместить мышиный курсор поверх точки. в которой необходимо считать значение. Координаты при этом показываются в строке состояния окна данных или окна графика.
Инструмент Считать значение предлагает больше вариантов чтения данных. Он показывает координаты и значения в последней точке окна данных, где была нажата кнопка мыши. Он может усреднить значение в круговой окрестности выбранной точки, это управляется опцией Радиус усреднения. Если этот радиус равен 1, показывается значение в единичной точке (как делает простейший метод). Кнопка сдвигает поверхность таким образом, чтобы сделать текущее z новым нулевым уровнем.
Считать значение также может показывать наклон локальной грани. Радиус усреднения снова определяет радиус области, используемой для аппроксимации плоскостью.
Во всех инструментах Gwyddion, наклоны плоскости и грани показываются в сферических углах (ϑ, φ) вектора нормали к плоскости.
Угол ϑ является углом между направлением вверх и нормалью, это означает, что ϑ = 0 для горизонтальных граней и увеличивается с наклоном. Угол всегда больше нуля.
Угол φ - угол между осью x и проекцией нормали на плоскость xy, отсчитываемый против часовой стрелки, как показано на следующем рисунке. Для граней это означает, что φ соответствует направлению грани вниз.
Расстояния и разницы могут измеряться с помощью инструмента расстояние. Он показывает горизонтальное (Δx), вертикальное (Δy) расстояния и общее расстояние по плоскости (R); азимут φ (измеряется так же, как наклон φ ) и разницу значений конечных точек Δz для набора выбранных на массиве данных линий.
Расстояния могут быть скопированы в буфер обмена или сохранены в текстовый файл с помощью кнопок под списком.
Инструмент извлечения профиля доступен с панели инструментов. Можно использовать мышь для рисования нескольких профилей на изображении, которые впоследствии могут быть перемещены и выровнены. Диалоговое окно включает в себя мгновенный предпросмотр графика. Профили могут быть различной «толщины», что означает использование большего числа точек данных в направлении поперёк направления профиля для расчёта точки профиля для более широких профилей. Это может быть весьма полезно для уменьшения шума при измерении объектов правильной формы.
После того, как профили выбраны, они могут быть извлечены в графики (как отдельные, так и сгруппированные в одном окне графика), которые в свою очередь могут быть проанализированы соответствующими функциями.
Кривая профиля строится по данным, извлеченным через регулярные интервалы вдоль выбранной линии. Значения в точках, которые не попадают точно в центр пикселя (что обычно случается с наклонными линиями) интерполируются с использованием выбранного режима интерполяции. Если не задано определённое число точек с помощью опции Фикс. разр., число точек соответствует длине линии в пикселях. Это означает, что для полностью горизонтальных и вертикальных линий интерполяция не используется.
Иллюстрация выборки данных при извлечении профиля для наклонных линий. Схемы слева показывают точки вдоль линии где считываются данные для естественного и очень высокого разрешения. Графики справа показывают извлечённые значения. Сравнение естественного профиля и профиля высокого разрешения снятых с интерполяцией округлением показывает, что действительно точки данных кривой с естественным разрешением образуют подмножество точек профиля высокого разрешения. Влияние метода интерполяции на значения данных вне узлов сетки показано на нижних двух графиках, сравнивающих интерполяцию округлением и бикубическую при высоком разрешении.