Dirk Jan Buter's
Aspiring Innovators Magazine

Donnerstag, 4. April 2024

EDOF: Mikroskopische Fotografie mit scharfen Bildern

Wow, ich sehe auf meiner Timeline oft Mikroskop-Nahaufnahmen mit erstaunlicher Schärfe. Wie ist das möglich? Wenn ich das mit meinem Mikroskop machen möchte, bekomme ich nur eine begrenzte Schärfentiefe.

Der Trick liegt in der Extended Depth-Of-Focus- oder EDOF-Technologie. Dies können Sie mit fortschrittlichen Objektiven oder Software erreichen. In diesem Artikel werden wir uns mit dieser Technologie befassen und versuchen, selbst ein Softwareprogramm dafür zu schreiben.

Erläuterung der EDOF-Technologie

Mikroskope haben oft einen kleinen Fokus, sodass nur ein Teil der Vergrößerung deutlich sichtbar ist, der Rest ist unscharf. Mit EDOF erweitern fortschrittliche Objektive oder Software mit einem speziellen Algorithmus den Fokusbereich und bieten Ihnen so den vollen Tiefenbereich.

Fokusstapelung

Focus Stacking ist eine Technik zur Erzielung von EDOF. Mit dieser Methode erstellen wir ein kurzes Video mit unterschiedlichen Fokusabständen. Der Algorithmus analysiert jedes Bild, identifiziert die schärfsten Bereiche und kombiniert sie zu einem zusammengesetzten Bild mit größerer Schärfentiefe.

Kontrastmesstechnik

Wir vergleichen den Kontrast pro Pixel mit den 24 umgebenden Pixeln. Ein hoher Kontrastunterschied kann ein scharfer Übergang oder eine scharfe Kante sein. Diese Informationen sind wichtig, wenn Sie auswählen, welche Bereiche in das endgültige zusammengesetzte Bild einbezogen werden sollen.

Implementierung

Wenn wir uns genauer ansehen, wie EDOF mit C-Sprachcode erreicht werden kann, verwenden wir die Fokus-Stacking-Methode, um Videobilder von einem Objektträger, die bei unterschiedlichen Fokusabständen aufgenommen wurden, zusammenzuführen, um ein EDOF-Bild zu erstellen. Der Code berechnet den Kontrast jedes Pixels, indem er die Intensitätsschwankungen zwischen dem zentralen Pixel und den vierundzwanzig umgebenden Pixeln analysiert. Anschließend wählt es für jedes Pixel das Bild mit dem höchsten Kontrast aus und kombiniert sie zum endgültigen zusammengesetzten Bild.

Beispielanwendung

Unser eigener GitHub enthält Beispielcode, den wir in den vorherigen Schritten durchgegangen sind. Dies ist ein Plugin, AV-Filter-EDOF (1), für den AV-Viewer (2). Zum Öffnen von Videos wird neben dem Viewer auch der AV-Filter-Player (3) benötigt.

Interpolation

Obwohl mit dieser Softwaretechnik schöne Fotos entstehen können, ist sie nicht für jede Situation geeignet. Beispielsweise kann eine leichte Blendung das Bild ruinieren. Die Software könnte auch durch die Anwendung einer Interpolation für die Zwischenpixel weiterentwickelt werden. Wenn Sie dies wünschen, steht es Ihnen frei, die Software nach Ihren Wünschen anzupassen.

Bilder mit scharfem Fokus und Details

Die erweiterte Tiefenschärfe-Technologie erweitert die Mikroskopmöglichkeiten. Mithilfe von Techniken zur Fokusstapelung und Kontrastmessung können wir wunderschöne Bilder mit scharfem Fokus und Details mit größerer Schärfentiefe erstellen. Ziehen Sie also EDOF in Betracht, um für Ihre nächste Untersuchung klare, detaillierte Fotos zu machen.

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