DD261224A1 - METHOD FOR THE DEEP-SHARP PICTURE OF ROOMED OBJECTS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur tiefenscharfen Abbildung, vorzugsweise mikroskopischer Objekte. Die Tiefenschaerfe ist bei diesem Verfahren, unabhaengig von den natuerlichen bzw. physikalisch-technischen Grenzen, frei waehlbar. Das Prinzip beruht darauf, dass das Objekt mittels einer geeigneten Bildaufnahmeeinheit in einer frei waehlbaren Anzahl von Schaerfeebenen, die untereinander einen frei waehlbaren Abstand haben, abgetastet wird und nur die jeweils in der entsprechenden Schaerfeebene liegenden Bildpunkte auf elektronischem Wege zu einem neuen Bild des Objektes zusammengefuegt werden. Dabei bleiben alle bekannten lichtmikroskopischen und Ultraschall-Techniken als auch elektronischen Verfahren zur Erhoehung des Informationsgehaltes bzw. zur Bildauswertung anwendbar.The invention relates to a method for deep-focus imaging, preferably microscopic objects. The depth of field is in this process, regardless of the natural or physical-technical limits, freely choosable. The principle is based on the fact that the object is scanned by means of a suitable image acquisition unit in a freely selectable number of Schaerfeebenen, which have a freely selectable distance between them, and only the respective lying in the respective Schaerfeebene pixels electronically merged to form a new image of the object become. All known light microscopic and ultrasonic techniques as well as electronic methods for increasing the information content or for image evaluation remain applicable.
Description
der Erfindung Verfahren zur tiefenscharfen Abbildung räumlicher Objekteof the invention Method for the deep-sharp imaging of spatial objects
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das es ermöglicht, insbesondere unter Verwendung bekannter mikroskopischer Techniken, eine Schärfentiefe t zu erreichen, die wesentlich oberhalb der theo-The invention relates to a method which makes it possible, in particular using known microscopic techniques, to achieve a depth of field t which is substantially above the theoretical
retischen Grenze vonRetical limit of
t = η * ( X + 0,15 ) (1)t = η * ( X + 0.15 ) (1)
• (2 · A A · VMikr. )• ( 2 · AA · V microns)
liegt und unabhängig von der Vergrößerung V11.., frei wählbar ist.is independent of the magnification V 11 .., is freely selectable.
Mi kr *Wed kr *
Innerhalb.des für1 die Lichtmikroskopie möglichen Bereichs der Vergrößerung wird damit eine Abbildungsqualität ermöglicht, wie sie sonst nur unter Verwendung von Easterelektronenniikroskopen erreichbar ist«,Innerhalb.des for 1 light microscopy possible range of magnification is thus enabling imaging quality, which otherwise can only be reached using Easterelektronenniikroskopen "
Sovriil für die Werkstoffkunde, als auch für viele andere Bereiche von Wissenschaft und Technik sind damit neue Möglichkeiten der Mikroskopie gegeben.Sovriil for the science of materials, as well as for many other areas of science and technology are thus new possibilities of microscopy.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Die. sich in Formel (1) widerspiegelnden Möglichkeiten zur Vergröße~ rung der Tiefenschärfe werden derzeit alle technisch genutzt. Diese Möglichkeiten sind im einzelnen:The. All options for increasing the depth of field reflected in formula (1) are currently being used technically. These possibilities are in detail:
Vergrößerung der Brechzahlen im Objektraum, z.B. durch Einbetten der Proben in Immersionsmedien, Übergang zu höheren Wellenlängen s^· Enlargement of the refractive indices in the object space, eg by embedding the samples in immersion media, transition to higher wavelengths s ^ ·
bei der Objektbeleuchtung, Verkleinerung der Apertur A9 z.B. durch Einfügen von Blenden in den, das Objekt beleuchtenden Strahlengang und durch Herabsetzen der Vergrößerung VM.,in the case of object illumination, reduction of the aperture A 9, for example by inserting diaphragms in the beam path illuminating the object and by reducing the magnification V M. ,
JVL X iCi* *JVL X iCi * *
2ä4.2l·2ä4.2l ·
Darüber hinaus kann der Benutzer von Mikroskopen subjektiv durch .Veränderung der Akkommodation des Auges die Schärfentiefe beeinflussen, Als Hilfsmittel werden ihm hierfür Strichmarkierungen im Okular angeboten.In addition, the user of microscopes subjectively by. Modification of the accommodation of the eye affect the depth of field, As an aid to him for this purpose markings are offered in the eyepiece.
Ausführlich v/erden diese Möglichkeiten, z.B« im "Handbuch für Mikroskopie" von H. Beyer, VEB Yerlag Technik Berlin, 1977, 2. Auflage, Seite 52 ff, dargestellt. 'These possibilities are extensively illustrated, for example, in the "Handbuch für Mikroskopie" by H. Beyer, VEB Yerlag Technik Berlin, 1977, 2nd edition, page 52 ff. '
Durch die spektrale Augenkurve des Betrachters erreicht die Variation der o.g. Parameter sehr schnell ihre natürlichen Grenzen» Due to the spectral eye curve of the observer, the variation of the o.g. Parameters very quickly their natural limits »
Daneben bestehen für Brechzahl und Apertur physikalisch-technische Grenzen.In addition, there are physical-technical limits for refractive index and aperture.
Um diese zu umgehen, ist aus DDR-Patent Kr. 154643 bekannt, dem Betrachter im schnellen Yechsel Bilder von zwei oder mehr Schärfeebenen anzubieten und ihm so den Eindruck einer erhöhten Schärfentiefe zu vermitteln. Hauptnachteil dieses. Verfahrens ist die Verringerung des Auflösungsvermögens. Ferner können derartige Bilder nicht auf fotografischem ¥ege dokumentiert werden.In order to get around this, it is known from DDR patent Kr. 154643 to offer the viewer, in rapid change, pictures of two or more planes of sharpness, thus giving him the impression of an increased depth of field. Main disadvantage of this. Method is the reduction of the resolution. Furthermore, such images can not be documented on a photographic basis.
Die moderne elektronische Bildverarbeitung bietet z.B. durch Kontrastverstärkung die Möglichkeit, die Bildqualität zu erhöhen. Dies führt gegebenenfalls auch zur Erhöhung der- Schärfentiefe. Leider erhöht sich hierdurch nicht" der Informationsgehalt gegenüber dem nichtbearbeitenden Bild, ' .Modern electronic image processing offers e.g. by contrast enhancement the possibility to increase the image quality. If necessary, this also leads to an increase in the depth of field. Unfortunately, this does not increase "the information content compared to the non-processing image,".
Ausführlich wird die elektronische Bildverarbeitung, z.B. in "Erfassung und maschinelle Verarbeitung von Bilddaten" von E. Kasmierczak, Akademie-Verlag Berlin, Ί980, dargestellt.In detail, electronic image processing, e.g. in "Capture and Machine Processing of Image Data" by E. Kasmierczak, Akademie-Verlag Berlin, Ί980.
Andere Wege zur tiefenscharfen Abbildung räumlicher mikroskopischer Objekte nutzen anstelle von Licht Elektronenstrahlen bzv/. Ultraschall. Die Elektronenstrahlmikroskopie, insbesondere die Rasterelektronen-Strahlmikroskopie, ermöglicht aufgrund ihrer äußerst geringen Apertur bei gleicher Vergrößerung gegenüber dem Lichtmikroskop einen um den Faktor 100 größeren Tiefenschärfebereich. Von Nachteil sind der hohe apparative und präparative Aufwand. Außerdem beschränkt sich die Anwendung dieser Technik auf hochvakuumbeständige Proben. , Ausführliches hierzu in "Elektronenmikroskopie in der Festkörperphysik" von H. Bethge und "3. Heydenreich, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin, 1982, Seite 108 ff.Other ways to deep-focus imaging of spatial microscopic objects use electron beams bzv / instead of light. Ultrasonic. Electron beam microscopy, in particular scanning electron beam microscopy, permits a depth of field of focus which is greater by a factor of 100 because of its extremely small aperture at the same magnification as compared with the light microscope. The disadvantage is the high equipment and preparative effort. In addition, the application of this technique is limited to highly vacuum-resistant samples. , Detailed on this in "electron microscopy in the solid state physics" of H. Bethge and "3. Heydenreich, VEB German publishing house of the sciences Berlin, 1982, page 108 ff.
L O l Z L ·* L O l Z L · *
Die Ultraschallmikrcskopie erlaubt Vergrößerungen, die auch mit der Lichtmikroskopie erreichbar sind. Auch hinsichtlich Auflösungsvermögen und Tiefenschärfe haben beide Mikroskope etwa gleiche Werte. Das Ultraschallmikroskop gestattet aber zusätzlich noch eine "Subsurface-Mikroskopie", d.h., man kann auch Strukturen im Innern eines Festkörpers sichtbar machen. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Ultraschallmikroskopie würde diese äußerst bereichern. Literatur hierzu, Z0B. in "Ein Ultraschallmikroskop mit einem Durchdringungsvermögen von mehreren Millimetern" in Physik-Information 10 (1984) S. 97.The ultrasound microscopy allows enlargements that can also be achieved by light microscopy. Also in terms of resolution and depth of field, both microscopes have approximately the same values. The ultrasound microscope also allows a "subsurface microscopy", that is, you can also make structures visible inside a solid. The application of the present invention to ultrasonic microscopy would greatly enrich them. Literature on this, Z 0 B. in "An ultrasonic microscope with a penetrating power of several millimeters" in Physik-Information 10 (1984) p. 97.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die tiefenscharfe Abbildung räumlicher Objekte auf der Basis mikroskopischer Techniken. Die Schärfentiefe soll dabei unabhängig von den o.g. natürlichen bzw. physikalisch-technischen Grenzen frei wählbar- sein. Dies mit einer Abbildungsqualität, wie sie derzeit nur mit EEM-Aufnahmen erreicht werden kann.The aim of the invention is the deep-sharp imaging of spatial objects on the basis of microscopic techniques. The depth of field should be independent of the o.g. natural or physical-technical limits are freely selectable. This with a picture quality that can only be achieved with EEM recordings.
Darlegung des "Wesens der ErfindungExplanation of the "essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über eine Bildaufnahme-und Bildverarbeitungseinheit auf einem Display eine Abbildung eines räumlichen Objektes zu erzeugen. Die Schärfentiefe dieser Abbildung soll unabhängig von den o.g. natürlichen,bzw. physikalisch-technischen Grenzen frei wählbar sein.The invention is based on the object of generating an image of a spatial object on an image acquisition and image processing unit on a display. The depth of field of this figure should be independent of the o.g. natural, respectively. be physically selectable limits.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mit der Bildaufnahmeeinheit nacheinander eine frei wählbare Anzahl von Schärfeebenen abgetastet wird und mittels der Bildverarbeitungseinheit nur die in der jeweiligen Ebene liegenden Objektpunkte ermittelt und zu einem elektronisch erzeugten Gesamtbild zusammengefügt werden.According to the invention, this object is achieved in that a freely selectable number of planes of sharpness is scanned in succession with the image recording unit and only the object points lying in the respective plane are determined by means of the image processing unit and combined to form an electronically generated overall image.
Dabei bleiben alle lichtmikroskopischen und Ultraschall-Techniken anwendbar»All light microscopic and ultrasonic techniques remain applicable »
Das elektronisch erzeugte Bild des Objektes kann allen bekannten maschinellen Techniken zur Bildverarbeitung unterzogen werden.The electronically generated image of the object can be subjected to all known machine techniques for image processing.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Probe (1) wird auf dem Objektträger eines Mikroskopes (2) positioniert« Über einen Motor (3) in Verbindung mit der Bildverarbeitungselektronik (4) werden nacheinander die gewählten Schärfeebenen eingestellt. Mittels der in der Bildebene des Mikroskops (8)The sample (1) is positioned on the slide of a microscope (2). The selected planes of sharpness are successively set via a motor (3) in conjunction with the image processing electronics (4). By means of the in the image plane of the microscope (8)
angebrachten Bildaufnahmeelektronik (5)» z-iB. einem CCD-Bauelement oder einer Videokamera, v/erden die einzelnen Schärfeebenen abgetastet. Die Videoinformation gelangt in die Bildverarbeitungselektronik. Hierbei werden die in der jeweiligen Schärfeebene liegenden Objektpunkte ermittelt. Deren Videosignal wird in einem Bildspeicher (6) abgelegt. Kach dem Durchfahren aller gewünschten Schärfeebenen kann im Anschluß an die Bildverarbeitung der Inhalt des Bildspeichers als tiefenscharfes Gesamtbild auf dem Display (7) dargestellt werden.attached image capture electronics (5) »z-iB. a CCD component or a video camera, the individual planes of sharpness are scanned. The video information enters the image processing electronics. In this case, the object points lying in the respective focal plane are determined. Their video signal is stored in an image memory (6). After passing through all desired levels of sharpness, the contents of the image memory can be displayed on the display (7) as a deep-sharp overall image following the image processing.
Über die Anzahl der Schärfeebenen und deren Abstand untereinander kann die Schärfentiefe frei gewählt werden. Gegenüber der herkömmlichen Mikroskopie, die'mit nur einer Schärfeebene auskommen muß, kann hiermit die Schärfentiefe wesentlich erhöht werden.The depth of field can be freely selected via the number of planes of sharpness and their distance between them. Compared with conventional microscopy, which has to make do with only one focal plane, the depth of field can hereby be substantially increased.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD27566785A DD261224A1 (en) | 1985-04-29 | 1985-04-29 | METHOD FOR THE DEEP-SHARP PICTURE OF ROOMED OBJECTS |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD261224A1 true DD261224A1 (en) | 1988-10-19 |
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ID=5567277
Family Applications (1)
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DD27566785A DD261224A1 (en) | 1985-04-29 | 1985-04-29 | METHOD FOR THE DEEP-SHARP PICTURE OF ROOMED OBJECTS |
Country Status (1)
Country | Link |
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DD (1) | DD261224A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT402862B (en) * | 1993-11-08 | 1997-09-25 | Tibor Dr Nagypal | MICROSCOPE FOR EXAMINING, MEASURING AND / OR IMAGING OBJECTS OF LOW DIMENSION WITH INCREASED DEPTH |
DE102013106895A1 (en) * | 2013-07-01 | 2015-01-08 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light microscopic method for the localization of point objects |
-
1985
- 1985-04-29 DD DD27566785A patent/DD261224A1/en not_active IP Right Cessation
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AT402862B (en) * | 1993-11-08 | 1997-09-25 | Tibor Dr Nagypal | MICROSCOPE FOR EXAMINING, MEASURING AND / OR IMAGING OBJECTS OF LOW DIMENSION WITH INCREASED DEPTH |
DE102013106895A1 (en) * | 2013-07-01 | 2015-01-08 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light microscopic method for the localization of point objects |
DE102013106895B4 (en) * | 2013-07-01 | 2015-09-17 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light microscopic method for the localization of point objects |
US10234672B2 (en) | 2013-07-01 | 2019-03-19 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light-microscopic method of localization microscopy for localizing point objects |
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