Микроскоп с цифровой камерой. Сшивка полей зрения

Алгоритм сшивки полей зрения на микроскопе с цифровой камерой.

Иногда перед исследователем стоит задача получить общий снимок всего образца с большим разрешением. Специалисты могут столкнуться с такой задачей когда есть необходимость удаленно проконсультироваться с коллегами, а отсылать образец для контроля неудобно или дорого. Также снимки с большим разрешением требуются для печати на разворотах научных журналов и подготовки презентаций.

При использовании объектива с небольшим обзорным увеличением образец помещается в одно поле зрения, но разрешение такого снимка получается низким. Например, используя камеру 5 мегапикселей и объектив с увеличением 4х, линейное разрешение (расстояние между соседними пикселями изображения) окажется приблизительно 20 мкм. Монохроматические и хроматические аберрации оптической системы дополнительно снижают этот показатель. Получить детальное изображение крупного объекта таким способом не представляется возможным.

В статье мы рассмотрим метод, позволяющий получить снимок всего образца с высоким разрешением, используя микроскоп с цифровой камерой и объединяя изображения различных полей зрения, снятых с большим увеличением в графическом редакторе.

Часть 1. Подготовка исходных изображений для проведения автоматической сшивки.

Образец для исследования – аншлиф поперечного сечения красочного слоя живописного полотна. Реставрационная экспертиза с использованием ультрафиолетовой флуоресценции.

Выбираем объектив с достаточным разрешением, позволяющий увидеть все нюансы нанесения слоев и произвести точное измерение толщины слоев. В нашем случае это объектив 20х NA 0,65. Выставляем настройки камеры в ручном режиме, экспозиция должна быть оптимальной для образца и сохранять свои значения на протяжении съемки.

Последовательно снимаем образец, двигаясь змейкой, с нахлестом в ¼ снимка. В данном случае, хватило 9 изображений, но вы можете снимать ровно столько полей, сколько требует образец.

Сохраняем полученные изображения в Tiff (если ваша камера поддерживает динамический диапазон более 8 бит, либо Jpeg если камера обладает диапазоном до 8 бит).

Формат Tiff предпочтительно использовать для дальнейшей обработки, так как он содержит больше информации об изображении. Если ваша камера позволяет снимать с расширенным динамическим диапазоном — используйте Tiff, а после проведения цветокоррекции, сохраняйте результат в Jpeg для уменьшения места, занимаемого снимком на диске.

Часть 2. Автоматическая сшивка изображений в графическом редакторе.

Мы используем графический редактор Adobe Photoshop CS6 но с этой задачей справятся и другие версии Photoshop.

Откроем все файлы в окне программы. Далее, открываем меню автоматической сшивки
File –> Automate –> Photomerge

В диалоговом окне выбираем метод сшивки Reposition Only – это важно, т.к. только метод репозиции позволяет избежать геометрических искажений в итоговое изображение и сохраняет возможность проведения измерений.

Ждем некоторое время, получаем автоматически сшитое изображение полей зрения.

Объединяем слои (Layers –> Merge Visible), обрезаем и выравниваем наш образец.
Финальная цветокоррекция, добавление резкости (Filters –> Unsharp mask), сохранение итогового результата.

Автоматические решения

Механический микроскоп с цифровой камерой легко позволяет расширить привычное поле зрения для сохранения изображения с высоким разрешением. Вы можете применить метод сшивки и на гистологических фиксированных препаратах. Использование масляных объективов 63х или 100х, обеспечит разрешение до 0,3 мкм, а сшивка увеличит поле зрения до зоны интереса исследователя.

Существуют камеры и микроскопы позволяющие проводить сшивку полей зрения в автоматическом режиме. Подробное видео, демонстрирующее этот режим, представлено ниже: