dekonwolucja (normalnie) i mikroskopia konfokalna

che che

robiłem właśnie w googlach reserch czym da się robić mikrofotografie z dekonwolucją 3D i poszukiwania informacji o Nikon Eclipse 90i zaprowadziły mnie między innymi na to forum :)

oj droga zabawka: (

z przeglądu informacji wynika,

co ciekawe, że samo oprogramowanie i nawet algorytmy realizujące dekonwolucje to szalenie rozwojowa, nowa sprawa

będzie tu pewnie znaczny postęp w najbliższych latach

narazie konkretne oprogramowanie jest tylko komercyjne, w cenach po kilka tysięcy dolarów

drugim problemem jest wykonanie kilkudziesięciu zdjęć w przekroju pionowym, w różnych warstwach, z precyzyjnym posuwem pomiędzy warstwami (przy max. aperturach posuw musi być rzędu 0. 1 mikrometra)

w praktyce wymaga to zmotoryzowanego mikroskopu i tu wchodz się w te super ale i b. drogie modele mikroskopów badawczych

pewnie są też rozwiązania z silniczkami krokowymi kręcącymi pokrętłem mikro bardziej "normalnych" mikroskopów plus kamera cyfrowa i odpowiedni soft

w wolniejszej chwili jeszcze zrobię rozpoznanie, bo temat jest kuszący i pewnie są jacyś grzebacze, zostawiający ślady w internecie na ten temat

podobne efekty, z odfiltrowanym nieostrym obrazem nad i pod płaszczyzną na którą nastawiliśmy ostrośc, daje też mikroskopia konfokalna

tutaj z kolei, z ropoznania internetowego wygląda, że wszystkie (niemal) aplikacja tej techniki są nastawione na preparaty traktowane barwnikami fluoroscencyjnymi, co niekoniecznie ma sens przy preparatach mykologicznych, czy botanicznych

podobnie z oprogramowaniem służacym do dekonwolucji obrazów konfokalnych, nastawione są one na obrazy fluoroscencyjne

za to jak ma się już taki 3-D stosik przekrojów, powiedzmy zarodnika Russula, po dekonwolucji, wszystko wyraźne ostre, i odpowiednie oprogramowanie to można cuda wyczyniać

np. obracać sobie taki zarodnik na wszystkie strony, popatrzeć na niego trochę z boku, z drugiej strony lub od spodu

zrobić animowany filmik z obracającym się zarodnikiem

ech, pozazdrościć

Wybacz Marku, nie znam słowa "dekonwulacja". Samplowanie = nakładanie kilku zdjęć w jedno, aby np. uzyskać większą głębię ostrości? Jeśli tak, to rzeczywiście ostatnio był temat na niemieckich grupach dyskusyjnych: jednak przede wszystkim przy fotografii makroskopowej. Jest sobie taki program CombineZ5. EXE (shareware), który potrafi automatycznie połączyć kilka zdjęć, zrobionych przy różnych punktach ostrości. Zdjęcia nie muszą być na 100% w jednakowym kadrze (czyli małe przesunięcia obrazu pomiędzy zdjęciami są przez ten program tolerowane całkiem dobrze).

Ja próbowałem ten programik robiąc zdjęcia zarówno mikroskopowe jak i makroskopowe, jestem mile zaskoczony wynikami. Wada tego programu: on potrzebuje strasznie dużo pamięci komputera, dlatego trzeba często najpierw zmniejszać zdjęcia.

Artur

dzięki,

CombineZ5 znam, dekonwolucja daje podobny efekt tylko że 100x lepszy :) i potrzebuje podobnie razy więcej mocy obliczeniowej

skoro składałeś zdjęcia mikroskopowe - możesz więcej napisać o swoich doświadczeniach z ich robieniem,

czy w dyskusjach o których piszesz pojawiały się wątki robienia zdjeć poszczególnym warstwą inaczej niż w ręczny sposób (tzn. pokręcam nieco śrubą mikroogniskowania, cyk, pokręcam, cyk,....)

idea jest taka - czy dla CombineZ5 czy dekonwolucje potrzebny jest stos zdjęć jednego obiektu ogniskowany w różnych płaszczyznach

czyli niezalężnie czym będzie się operowało na takim stosie - problemme jest zebranie serii przekrojów optycznych obiektu

na dziś, można takiego stosu użycć dla montażu programem typu CombineZ5

a gdy dojrzeje możliwość używania algorytmów typu blind deconvolution w implementacjach free można będzie takie stosy zdjęć przepuścić przez dekonwolucję

aby jednak stosy nadawały się do tej drugiej, bardziej zaawansowanej metody, skok od warstwy do warstwy musi być dość precyzynje stały a tego się ręcznym posuwaniem śruby nie zapewni, co więcej przy aperturach >1 skok zaczyna zbliżać się do 0. 1 mikrometra (w pionie) a tego ręcznie też się nie da zrobić

stąd konieczność motoryzacji (silnik krokowy?) posuwu śrubą ogniskowania mikro

Ja mam trzeci tubus na mikroskopie i cyfrówkę Canon PowerShot A620. Aparat da się fokusować przez PC. Aparat ten można połączyć z komputerem przez program "remote capture", którym można również za pomocą myszki fokusować. Nie próbowałem jeszcze, jednak to powinno chyba wystarczyć, aby zrobić kilka zdjęć w różnych płaszczyznach.

Ja robiłem dotychczas tylko dwa podejścia (jedno mikroskopowe i jedno makroskopowe). Za każdym razem robiłem jednak przesuw płaszczyzny ogniskowej odręcznie. Mimo, że kadr nie był idealnie jednakowy, zdjęcia wyszły całkiem dobre. Przynajmniej tak mi się wydaje. Następnym razem załączę przykłady, potrzebuję tylko trochę czasu.

Artur

z fokusowaniem obiektywem aparatu na trinokularze to nie tędy droga

trzeba fokusować pokrętłem mikroskopu niestety

robiłem stosowną próbę zbierania warstw, z ręcznym przesuwem ogniskowania śrubą mikro - jest to prezentowane nawet na forum

ale to dobre na zrobienie zdjęć jednego dóch obiektów jednego, dwóch zdjęć (bo pracochłonne)

i nie nadaje się do dekonwolucji (bo odległość między warstwami nieprecyzyjna a przy większych powiększeniach nieprecyzyjna i trudno ręcznie uzyskać odpowiednio mały skok w osi Z)

w nowej, rozwijanej wersji CombineZ jest mowa o sterowaniu zewnętrznymi urządzeniami (np. silnikiem krokowym do pokręcania śrubą mikro), bedę musiał się bliżej zapoznać z tym oprogramowaniem

---

przy okazji tak piszę o tej dekonwolucji a może większość nie jest zorientowana o co chodzi

tutaj jest popularne wprowadzenie w temat:

microscope.fsu.edu

tu ciekawostka, zastosowanie do jednego obrazka, nie do warstw:

math.nist.gov

tu inny przykład (fotografia satelity, robiona z ziemi) co można wyciągnąć z nieostrych fotek, o ile ma się ich serię, na filmiku widać też jak obraz latał w kadrze:

ece.mtu.edu

Temat całkiem interesujący, szukam już od dawna rozwiązania problemu zwiększenia głębi ostrości poprzez nakładanie warstw fotograficznych.

Z tych artykułów wynika, że dekonwolucja to przede wszystkim matematyczna droga usuwania nieostrości i poprawianie kontrastu dla jednej fotografii (może nie doczytałem do końca...). Aby taki program dekonwolucyjny poprawnie obsługiwać, trzeba raczej mieć dość dokładną wiedzę na temat rodzaju nieostrości (np. czy to liniowe przesunięcie, jak w zdjęciu jadącego samochodu, czy może poruszone zdjęcie kadru robionego z ręki przy zbyt długim czasie naświetlania). Ponoć z darmowych programów do dekonwolucji jest dobry Imge Analyzer - trzeba jednak sporo próbować...

Co do nakładania kilku zdjęć - właściwie... to dobry program powinien sobie poradzić z nieznacznym przesunięciem kadru. Tak robi właśnie CombineZ (dlatego łączenie kilku zdjęć wymaga szybkiej CPU).

Zresztą, już samo pokręcenie śrubą mikrometru zmienia jednocześnie wielkość objektu na fotografii - na poszczególnych fotografiach ten sam objekt ma więc troszeczkę różną wielkość - w tym wypadku dwa zdjęcia nie mogą nawet teoretycznie zostać nasunięte na siebie przez prostą translację. Ja próbowałem tak zrobić w Photoshopie i... musiałem poszczególne kadry transformować (powiększać lub pomniejszać) w celu dopasowania konturów. Syzyfowa praca.

Artur.

No niezupełnie :)

dla wykonania dekonwolucji trzeba znać dla obrazu kształt tzw. PSF (Point Spread Function)

to jest kształtu jaki przybiera obraz punktu (punkt za obiektywem jest zobrazowany jako pewna bryła) - ładnie to jest pokazane w przekroju XZ mniej więcej w połowie tego artykułu:

microscope.fsu.edu

cały wic to określenie PSF - są różne modele teoretyczne, ale do ich stosowania trzeba mieć precyzyjną wiedzę o użytej optyce i wszystkim po drodze (odległość obiektyw szkiełko, grubość szkiełka przykrywkowego, wsp. załamania wszystkich ośrodków po drodze, w jakiej odległości/głębokości od szkiełka przykrywkowego znajduje się obrazowana warstwa preparatu)

inna metoda to empiryczne określenie jaki jest PSF dla danego układu zdjęciowego, na podstawie zdjęć wzorcowych

podzbiorem metod empirycznych są algorytmy blind deconvolution które próbują zgadnąć PSF na podstawie pojedynczego obrazu lub ich serii

w zależności od rodzaju fotografii i fotografowanych obiektów są lepsze lub gorsze algorytmy dla konkretnych zastosowań

np. przy astrofotografii obiekty są punktowe i w nieskończonej odległości - tu jest kwestia rozkładu PSF na płaszczyźnie obrazowej powodowane niedokładnościami lustra, zaburzeniami promieni przez atmosferę ziemkną

przy fotografii obiektów w dużej odległości jest podobnie, z tym że obiekty nie można traktować jako punktowe źródła światła

przy mikrofotografii mykologicznej jest charakterystyczne to że obiekty są praktycznie przeźroczyste, na obraz w danej warstwie, nakłada się rozmyty obraz z punktów obietku nad i pod obrazowaną warstwą - tutaj zebranie wielu warstw i uwzględnienie informacji z nich do dekonwolucji bieżącej warstwy pozwala na precyzyjne pozostawienie informacji jedynie przynależnej do danej warstwy

makrofotografia przedmiotów nieprzeźroczystych i półprzeźroczystych też ma pewnie swoją specyfikę przy dekonwolucji

sama dziedzina jest młoda i rozwojowa, dużo się będzie jeszcze działo

przy obrazowaniu poszczególnych warstw obiektu mikroskopowego wielkość skala odzworowania obiektu na mikrofotografii nie ulega zmianie, bo odległość przedmiotowa (obiektyw - obrazowana płaszczyna) nie ulega zmianie

w makrofotografii odpowiada to sytuacji gdy przy niezmienianym ogniskowaniu obiektywu odsuwasz lub przysuwasz obiekt

wielkość obrazu obiektu ulega zmianie przy "nastawianiu na odległość" w obiektywach fotograficznych bo zmieniasz odległość przedmiotową - zbliżasz obiektyw - zmienia się i skala odwzorowania

Na stronach CombineZ5 jest taki fajny przykład gdy stosowany tam algorytm składania warstw ma problemy

jest owad i są na jego krawędzi szczecinki - są one zobrazowane ostro, w tym samym miejscu fotografii, ale w kilku różnych zdjęciach ze stosu (bo jedne są np. na pancerzyku, drugi na nodze poniżej pancerzyka)

algorytmy składające warstwy na zasadzie wyszukiwania ostrych fragmentów zdjęcia w danej warstwie głupieją w tym momencie - bo ostro jest na kilku warstwach w tym samym miejscu zdjęcia, wymaga to decyzji z której warstwy pokazać ostry fragment; powiedzmy z najwyższej - co jest dobre gdy obiekty są nieprzeźroczyste i duże; ale gdy nakładające się elementy są przejrzyste lub drobne jest problem

Ja jeszcze odnośnie składania obrazów (Marek mam nadzieję to też przeniesie :))

Koledzy entomolodzy używają różnych programów do składania zdjęć z kilku warstw, ostatnio producenci mikroskopów zaczęli oferować swoje oprogramowanie.

Jednym z pierwszych był ten synoptics.co.uk. Na tej stronie, o ile pamiętam, były też oferowane stoliki z krokowym posuwem, ale ceny były bardzo wysokie. Tyle, że to oprogramowanie jest dosyć odporne na nierównomierny skok.

Z tego, co usłyszałem od osób posługujących się tego typu programami, oprogramowanie oferowane przez producentów mikroskopów jest bardziej wymagające. Jednak nikt mi znany nie zakupił stosownego stolika, a posługują się "skalą kreskową" narysowaną gdzieś na mechanizmie i robią to ręcznie (na lupach binokularnych). Być może w mikroskopie też można by tego próbować, stosując jakieś większe przełożenie, dla którego dałoby się precyzyjniej wyskalować "kroki".

dzięki Jacku za informacje

wskazany przez ciebie program należy do tej samej klasy co CombineZ, składa ostre warstwy ze stosu fotografii, tu istotnie skok między warstwami nie musi być precyzyjny - przykład użycia CombineZ dla fot. zarodników zapodam za dłuższą chwilę

w zasadzie mam już wszystko rozeznane "jak tanio i automatycznie uzyskać urządzenie do zbierania stosu zdjęć (ze precyzyjnym skokiem) obiektów mikroskopowych" i to na bazie mojego zwykłego Biolara, da się użyć do każdego mikroskopu

o sukcesach (lub porażkach) poinformuję jak będą konkretne rezultaty

(wiadomość edytowana przez marek 11. kwietnia. 2006)

obiecane przykłady użycia CombineZ

4 warstwy z preparatu zarodników

grzyby.pl

zdjęcia pojedyncze (3-3624-27):

skok między warstwami jest raczej zbyt duży, przekracza nieco głębię ostrości

efekt złożenia przy pomocy "Macro"/"Do Stack" ze wzmiankowanego programu

jest to tzw. obrazek "Out", obrazek "Picture" miał znaczne artefakty

problemem użytego to algorytmu jest sytuacja gdy w różnych warstwach (zwłaszcza niesąsiednich), w tym samym miejscu są ostro zobrazowane elementy, program może wtedy użyć albo wartości pośredniej (jeśli to sąsiednie warstwy) lub jednej z (jeśli niesąsiednie warstwy są ostre)

sytuacja taka jest typowa przy zarodnikach - w tym wypadku raz widać powierzchnię a raz tym samym miejscu obrazka ścianę komórkoą, lub organelle, w przekroju optycznym

(wiadomość edytowana przez marek 11. kwietnia. 2006)

tu efekt użycia "macro/do average and filter" wg. opisu lepiej dostosowanego do sytuacji ostrego zobrazowania w roznych warstwach w tym samym miejscu kadru

o ile do efektów składania można mieć zastrzeżenia (dużo ryzyko zniekształceń i nie-bytów, artefaktów) to sympatyczną i niewątpliwie przydatną cechą rozwojowej wersji CombineZ jest montaż filmików (a przed montażem automatyczne dopasowanie przesunięć i różnic jasności poszczególnych zdjęć w stosie)

poniżej "filmik" w cudzysłowie, bo zrobiony z 4 klatek :), interwał pomiędzy klatkami dałem 0. 5 sek.

ale przy 20-40 klatkach, z interwałem 0. 2 sek, dało by się już film oglądać oglądać

po pobraniu pliku może być konieczność zmiany rozszerzenia pliku na wmv

wtedy puszcza się to pod Windows Media Player

teraz poprzyglądam się programowi Image Analyzer, podanemu przez Artura (dzięki)

meesoft.logicnet.dk

ha pole poszukiwań się rozszerza:

ffsf.de

rekomenduje 20-pozycji!!! :)

dobrze że święta idą :)

zanim przejdę dalej efekty działania prostych (i mniej prostych) filtrów

przed:

//problem przeniesienia foto 31192 ze "starego bio-forum" (duplikat) fot. z innej wypowiedzi//

po Equalization (to zwiększa kontrast przez "wyrównanie histogramu" jest też w prostych programach do obróbki obrazków):

a teraz nieco wymyślniejszy filtr typu Equalization, tzw. Local Histogram Equalization - przeprowadza wyrówanie histogramu przy czym wielkość modyfikacji danego piksela jest uzależniona od hiostrogramu w jego otoczeniu a nie całego obrazka)

efekty dla różnych wielkości otoczenia:

to już z Image Analyzer:

20:

40:

100:

im większe otoczenie tym efekt będzie się bardziej upodabniał do zwykłego Equalize

więc tak, zrobiłem kilka prób użycia dekonwolucji z Image Analyze dla fotografii mikroskopowych

i jednym zdaniem - nie nada się

jakie, takie efekty są osiągane przy "Model Blind" z tym że te lepsze są okupione silnymi artefaktami, te lepsze dają słabe rezulataty

poniżej dla przykładu jedna z lepszych prób (30 iteracji), ale różnice są kosmetyczne, nie warte nakładów

zdjęcie na wejściu:

zdjęcie na wyjściu:

i przykład b. silnych artefaktów:

przejrzałem wszystkie linki z:

ffsf.de

i albo to baaaardzo drogi soft, albo się nie nadaje do dekonwolucji obrazów mikroskopowych

pozostaje jeszcze kiedyś pobawić się

bigwww.epfl.ch

pierwsze podejście było porażką

Mam mikroskop który chyba może automatycznie to zrobić. Sterowanie półką odbywa się za pomocą silników krokowych. Jednak poszukuję informacji czy jest moduł do współpracy silników krokowych z kamerą i komputerem, no i ew. oprogramowanie do tego...

Czy coś Wam widomo na ten temat?

Ten mikroskop to Nikon Optiphot (więcej danych nie mam).