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Nachbearbeitung der aufgenommenen Bilder

Der Vorteil der Bilderfassung mit einer PC-Kamera liegt darin, dass die Bilder sofort am Bildschirm sichtbar sind und dass man mit den gängigen Bildbearbeitungsprogrammen viele Möglichkeiten der Nachbearbeitung hat.

Zu den einfachsten Dingen gehören Korrekturen der Schärfe und des Kontrastes/Helligkeit/Gammawert. Hier ist aber zu erwähnen, dass der Schlüssel zu einem guten Bild die Kamera ist. Wenn diese ein unscharfes Bild liefert oder die Beleuchtung ungleichmäßig ist kann auch die beste Bildbearbeitung keine schärferen Details mehr auflösen.

Hier ein Beispiel anhand der Mondalge:

Differenzieller Interferenzkontrast (Version "für arme Leute", nach einem Beitrag von Mike Dingley im Micscape Magazine).

Dieses Bild erhält man durch Einsatz der Relief- oder Emboss-Funktion des Bildbearbeitungsprogrammes.

Genau dieses Bild dient übrigens auch als Hintergrundbild dieser Seite.

Korrektur eines ungleichmäßigen Bildhintergrundes

Besonders beim Einsatz schiefer Beleuchtung oder ähnlicher Techniken ist die Helligkeit des mikroskopischen Bildes nicht gleichmäßig verteilt. Das stört, kann aber durch ein sehr einfach zu bedienendes Programm korrigiert werden.

Das Programm Background Subtraction Toolkit wird auf dieser Seite intensiv beschrieben (leider nur in englischer Sprache): http://microscopy.fsu.edu/primer/digitalimaging/backgroundsubtractiontoolkit.html und kann von hier heruntergeladen werden: http://microscopy.fsu.edu/primer/digitalimaging/backgrounddownload.html

Die vollständig in Java programmierte Software lädt Bilder u.a. im JPG- oder BMP-Format, gestattet das Setzen von Markern für die Hintergrundhelligkeit verschiedener Bildteile und speichert das Subtraktionsergebnis als PSD-Datei ab, die man aber mit jedem Bildbearbeitungsprogramm wieder in das JPG- oder BMP-Format umwandeln kann.

Hier ein Beispiel des Softwareeinsatzes an einem von mir aufgenommenen Bild eines Kleinkrebses:
 

Zusammenfügen verschiedener Schärfeebenen eines Objektes

Dies ist schlichtweg DAS Thema bei der Nachbearbeitung mikroskopischer Bilder. Insbesondere bei dickeren Objekten oder hoher Vergrößerung ist die im mikroskopischen Bild scharf abgebildete Ebene sehr dünn. Bei visueller Betrachtung spielt man mit dem Feintrieb des Mikroskops und fährt damit die einzelnen Schärfeebenen ab. Im Gehirn wird dann eigentlich nur das gewünschte scharfe Bild zusammengesetzt.

Sobald man aber mit einer Kamera Bilder am Mikroskop aufnimmt, fällt das Gehirn als Zwischenspeicher weg. An den aufgenommenen Bildern sieht man dann deutlich, dass nur eine Ebene wirklich scharf abgebildet ist.

Man müsste also mehrere Bilder von jeweils verschiedenen Ebenen aufnehmen und diese dann zu einem einzigen scharfen Bild überlagern. Solche Softwarefunktionen werden von verschiedenen Mikroskopherstellern angeboten, sind aber für den Amateurbereich unbezahlbar.

Die Problematik Bildschärfung und Bildüberlagerung ist im Bereich der Hobby-Astronomie schon recht weit entwickelt, dort fallen Bildrauschen und Bewegung eines Objektes ja sehr stark ins Gewicht. Allerdings arbeiten die Astro-Tools bislang meist nur schwarz/weiß, so dass sie für mikroskopische Bilder nicht in Frage kommen. Vielversprechend ist das Freeware-Tool  Astrostack2 (www.astrostack.com), das gerade auch in einer, allerdings umständlich zu bedienenden Farbversion herausgekommen ist. Ich werde meine Erfahrungen später hier vorstellen.

Zum Glück befassen sich nun auch ambitionierte Hobby-Mikroskopiker mit diesem Thema, so dass ich hier schon für die Mikroskopie optimierte Programme vorstellen kann, die als Freeware angeboten werden.

Schon längere Zeit erhältlich ist das Programm ImageTool 3.0, das unter http://www.ddsdx.uthscsa.edu/dig/itdesc.html  geladen werden kann.

Momentan scheint der Link tot zu sein, ich habe deshalb eine Kopie der Programmfiles unter diesem Link gespeichert: http://www.jaurich-online.de/Software/Imagetool/imagetool.htm.

Auf eine Beschreibung verzichte ich hier, da es im Netz genügend Material darüber gibt. Außerdem ist das Programm aufgrund der vielen Funktionen auch nicht ganz einfach zu bedienen und stürzt bei manchen Funktionen noch ab.

Vor einiger Zeit habe ich ein anderes, sehr kompaktes Programm zur Bildebenenverarbeitung gefunden. Mittlerweile ist der Autor bei der Versionsnummer 5 angekommen, CombineZ5 heißt dieses Programm des Autors Alan Hadley. Bis vor kurzem habe ich die Version CombineZ4 benutzt, jetzt gibt es das update. Gegenüber der Vorversion sind die kombinierten Bilder jetzt wesentlich freier von Artefakten. Beschreibung und download-Möglichkeit findet man unter http://www.hadleyweb.pwp.blueyonder.co.uk/CZ5/combinez5.htm

Die Bedienung des Programms ist auch hier etwas gewöhnungsbedürftig, man arbeitet sich aber recht schnell ein. Für mich faszinierend ist, dass der Programm-Autor sich wohl nicht der Microsoft-Programmierhilfen bedient, sondern noch echt programmiert. Nur so kann ich mir erklären, dass das Programm nur eine einzige EXE-Datei mit etwas über 300 kB Größe ist.

Wie arbeitet man mit CombineZ5?

Man erstellt zuerst eine entsprechende Anzahl Bilder verschiedener Schärfeebenen (es müssen im Gegensatz zu den Vorgängerversionen nicht mehr nur 24-bit BMP-Bilder sein, auch JPG, TIF oder GIF werden akzeptiert.). Diese werden dann in das Programm geladen und können nachbearbeitet werden. Auf features wie Vergrößern, Pixel-Editing, Schärfung und Farbkorrektur gehe ich hier nicht ein, das kann auch jedes andere Bildverarbeitungsprogramm.

Aber CombineZ5 kann die verschiedenen Einzelbilder korrekt übereinander legen, die jeweils schärfsten Bereiche herausheben und ein insgesamt scharfes Summenbild erstellen, und das fast vollautomatisch.

Hier die Bildbeispiele (wie immer auf meiner Seite: Cursor auf dem Bild stehen lassen gibt Beschreibung, Klick gibt größeres Bild):

  Bildbeispiel Rändelschraube, 5 Einzelebenen unter dem Stereomikroskop aufgenommen:

Ein weiteres Programm zur Kombination von Schärfeebenen ist Helicon Focus 3.1, welches ebenfalls Hervorragendes leistet. Allerdings ist dieses Programm kostenpflichtig (ca. 100$), verfügt aber über ein gegenüber CombineZ5 wesentlich übersichtlicheres Userinterface.

Ob einem das die Mehrausgabe wert ist, kann man herausfinden, denn eine voll funktionsfähige 30-Tage-Testversion lässt sich von http://heliconfilter.com/pages/focus_overview.html laden.

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Stand: 24.05.2005