DE102015208087A1

DE102015208087A1 - Verfahren zum Generieren eines reflektionsreduzierten Kontrastbildes und diesbezügliche Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102015208087A1
Application number: DE102015208087.0A
Authority: DE
Inventors: Lars Stoppe; Thomas Milde; Johannes Winterot; Christoph Husemann
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-03
Also published as: JP6783895B2; US20180307024A1; EP3289398A1; US10620417B2; EP3289398B1; JP2018514808A; CN107592909A; CN107592909B; JP2019139247A; WO2016174084A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein reflexionsreduziertes Kontrastbildungsverfahren und eine Vorrichtung zum Generieren eines reflexionsreduzierten Kontrastbildes, vorzugsweise aus mikroskopischen Abbildungen, insbesondere zum Ablesen von Höhenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit. Dabei weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren auf: – Illuminieren (10) eines Objektes mittels einer Illuminationssequenz (11) – Erstellen (20) eines Illuminationsbildes (21) des Objektes für jede Illumination des Objektes der Illuminationssequenz (11) – Ermitteln (70) eines reflexionskorrigierten Illuminationsbildes (71) für jedes Illuminationsbild (21), – Überlagern (30) jeweils zweier bezüglich der ersten Achse (35) benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder (71) zu einem ersten Gesamtachsenbild (31) der ersten Achse (35) – Überlagern (30) jeweils zweier bezüglich der zweiten Achse (36) benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder (71) zu einem zweiten Gesamtachsenbild (32) der zweiten Achse (36) – Erstellen (40) eines ersten Farbverlaufsbildes (41) basierend auf dem ersten Gesamtachsenbild (31) – Erstellen (40) eines zweiten Farbverlaufsbildes (42) basierend auf dem zweiten Gesamtachsenbild (32) – Transformieren (50) des ersten Farbverlaufsbildes (41) und des zweiten Farbverlaufsbildes (42) in einen Farbraum (51) – Generieren (60) eines Kontrastbildes (61), basierend auf dem transformierten (50) ersten Farbverlaufsbild (41) und dem zweiten Farbverlaufsbild (42) in den Farbraum (51)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Generieren eines reflexionsreduzierten Kontrastbildes, insbesondere zum Ablesen von Höhenverlaufs- und/oder Phasenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit in einer vorzugsweise digitalen mikroskopischen Abbildung und diesbezügliche Vorrichtungen.
Sowohl in der klassischen biologischen Mikroskopie als auch in der Materialmikroskopie werden neben der normalen Hellfeld-Bildgebung verschiedene Formen von Kontrastverfahren verwendet, um zusätzliche Informationen über das beobachtete Objekt zu gewinnen. Beispiele hierfür sind Phasenkontrastverfahren (beispielsweise Zernike, Differentialinterferenzkontrast – DIC) oder auch alternative Bildgenerierungsverfahren (beispielsweise Dunkelfeld). Aktuell werden Varianten beschrieben, wie Kontrastbilder aus Einzelbildern berechnet werden können. In den bisherigen Veröffentlichungen werden dabei DIC-Alternativen beschrieben, wobei dies in der Regel zu grauen Bildern führt und wobei die Qualität der berechneten Kontrastbilder stark richtungsabhängig ist. Im Allgemeinen haben alle beschriebenen Kontraste den Nachteil, dass sie eine spezielle Eigenschaft des Objekts hervorheben, dafür jedoch andere Eigenschaften ignorieren beziehungsweise abschwächen. Beispielsweise haben DIC-Verfahren beziehungsweise das digitale Analogon der Bildung der Differenz von Bildern gegenüberliegender Beleuchtungsrichtungen (DPC) den Nachteil, dass sie lediglich richtungsabhängige Grauwertbilder generieren.
Ferner kann es bei einer Bildaufnahme mit einem optischen System mit Beleuchtung zu unerwünschten Reflexen kommen, welche auf der Wechselwirkung zwischen Beleuchtung, Objekt und System beruhen, und welche die Bildaufnahme beziehungsweise den Bildeindruck verschlechtern. Wichtige Details des Bildes können durch solche Reflexe verlorengehen. Diese Reflexe können zwei verschiedene Gründe haben: Zum einen eine Bildreflexion, welche durch eine Mehrfachreflexion innerhalb des optischen Systems auftritt (Systemreflexe), und zum Anderen eine Bildreflexion durch hohe Reflektivität des zu untersuchenden Objekts in spezielle Richtungen, insbesondere bei Auflicht-Beleuchtung.
Im Stand der Technik wird teilweise versucht, auftretende Reflexe digital mittels einer Bildnachbearbeitung zu korrigieren, indem beispielsweise ein Anstieg eines Helligkeitsunterschiedes in einem Bildteil des abgebildeten Objektes kompensiert wird oder indem mittels mathematischer Modelle die Reflex-Beschaffenheit des Objektes modelliert wird und versucht wird, die dadurch erhaltenen Reflexionen aus dem Bild herauszurechnen. Diese Nachbearbeitungsverfahren haben den Nachteil, dass sie in dem Bild auftretende Reflexionen nur in speziellen Fällen weitgehend entfernen können. Ein weiterer Nachteil kann dabei sein, dass das abgebildete Objekt dabei verfälscht werden kann.
Daher wäre es wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, welche ein richtungsabhängiges Farbcodieren einer Objektbeschaffenheit eines Objektes erlaubt, insbesondere von Höhenverlaufs- und/oder Phasenverlaufsinformationen der Objektbeschaffenheit, wobei durch die Beleuchtung des Objektes auftretende Reflexe in der mikroskopischen Aufnahme schnell und zuverlässiger entfernt werden können, damit die zur Darstellung benötigten Kontraste besser darstellbar werden.
Es ist Ziel der Erfindung, eine Möglichkeit vorzuschlagen, welche zumindest einen Teil der im Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet oder zumindest vermindert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, mittels eines Verfahrens gemäß dem Hauptanspruch, sowie mittels Vorrichtungen gemäß der nebengeordneten Ansprüche.
Der Gegenstand des Hauptanspruches betrifft dabei ein reflexionsreduziertes Kontrastbildungsverfahren zum Generieren eines reflexionsreduzierten Kontrastbildes, vorzugsweise aus mikroskopischen Abbildungen (z. B. eines Digitalmikroskopes), insbesondere zum Ablesen von Höhen- und/oder Phasenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit. Dabei weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren auf:

• Illuminieren eines Objektes mittels einer Illuminationssequenz. Dabei erfolgt das Illuminieren des Objektes mittels einer oder einer Vielzahl (zwei oder mehr) an Illuminationsquellen. In der Illuminationssequenz illuminiert jede Illuminationsquelle das Objekt einzeln.
• Erstellen eines Illuminationsbildes des Objektes für jede Illumination des Objektes der Illuminationssequenz.
• Ermitteln eines reflexionskorrigierten Illuminationsbildes für jedes Illuminationsbild, jeweils mittels eines geeigneten Überlagerns des entsprechenden Illuminationsbildes mit einem bezüglich einer ersten Achse benachbarten Illuminationsbildes und mit einem bezüglich einer zweiten Achse benachbarten weiteren Illuminationsbildes.
• Überlagern jeweils zweier bezüglich der ersten Achse benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder zu einem ersten Gesamtachsenbild der ersten Achse.
• Überlagern jeweils zweier bezüglich der zweiten Achse benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder zu einem zweiten Gesamtachsenbild der zweiten Achse.
• Erstellen eines ersten Farbverlaufsbildes basierend auf dem ersten Gesamtachsenbild.
• Erstellen eines zweiten Farbverlaufsbildes basierend auf dem zweiten Gesamtachsenbild.
• Transformieren des ersten Farbverlaufsbildes und des zweiten Farbverlaufsbildes in einen Farbraum. Und
• Generieren eines Kontrastbildes, basierend auf dem transformierten ersten Farbverlaufsbild und dem zweiten Farbverlaufsbild in den Farbraum derart, dass vier Richtungsinformationen eines Höhenverlaufes einer Beschaffenheit des Objektes farbcodiert darstellbar sind.

Die Verfahrensschritte können dabei automatisiert ausgeführt werden. Eine Höhenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit im Sinne der Erfindung kann dabei eine Information aufweisen, welche Hinweise über eine Objektbeschaffenheit in allen drei Raumdimensionen gibt. Eine Illuminationssequenz im Sinne der Erfindung kann dabei eine konkrete Folge von Illuminationen sein. Dazu kann jeweils eine Illuminationsquelle aktiviert werden, wobei die restlichen Illuminationsquellen inaktiv sind. Eine Illuminationsquelle im Sinne der Erfindung kann dabei eine Lichtquelle sein, um das Objekt zu beleuchten. Durch die Anordnung mehrerer solcher Illuminationsquellen um das Objekt, kann somit eine winkelselektive Beleuchtung des Objektes erreicht werden. Beispielsweise kann die Illuminationsquelle eine an einem Objektiv angeordnete Ringlichtbeleuchtung mit mehreren Einzellichtquellen (z. Bsp. LED's) sein, mit denen eine Beleuchtung des Objektes aus den verschiedenen Quadranten (Nord-Ost-Süd-West) oder verschiedenen Einzel-LED's (N-NO-O-SO-S-SW-W-NW) in vorgegebener Reihenfolge einzeln oder kombiniert realisiert werden kann. Ein Illuminationsbild im Sinne der Erfindung kann dabei eine Aufnahme eines Objektes innerhalb der Illuminationssequenz sein. Ein Überlagern des entsprechenden Illuminationsbildes mit einem bezüglich einer Achse benachbarten Illuminationsbildes im Sinne der Erfindung kann dabei ein Vorgang sein, bei welchem jeweils gleiche Bildanteile zweier Bilder verstärkt oder abgeschwächt werden. Die kann beispielsweise pixelweise erfolgen. Ein Gesamtachsenbild im Sinne der Erfindung kann dabei ein Bild sein, welches durch Überlagern beziehungsweise Kombinieren von Illuminationsbildern entsteht. Dabei können diejenigen Illuminationsbilder herangezogen werden, welche jeweils bezüglich der gleichen Achse benachbart sind. Ein Farbverlaufsbild im Sinne der Erfindung kann dabei ein Bild sein, welches entsteht, wenn über ein Gesamtachsenbild ein entsprechender Farbverlauf gelegt wird. Beispielsweise kann in einem kartesischen Koordinatensystem für die x-Achse ein erster Farbverlauf, wie beispielsweise ein blau-gelb Verlauf gelegt werden, und für die y-Achse ein weiterer Farbverlauf, beispielsweise ein rot-grün Verlauf gelegt werden. Das Farbverlaufsbild des x-Achsen Gesamtachsenbildes würde dann einen blau-gelb Farbverlauf aufweisen. Dieser Farbverlauf kann dann indikativ sein für einen Höhenverlauf des Objektes in der horizontalen Achse, während dann der Farbverlauf des Farbverlaufsbildes des y-Achsen Gesamtachsenbildes indikativ sein kann für einen Höhenverlauf des Objektes in der vertikalen Achse. Insbesondere kann ein Farbverlauf auch ein Kontrast sein. Ist der Farbverlauf ein Kontrast, so kann der Höhenverlauf der Beschaffenheit des Objektes farbcodiert darstellbar werden, indem eine Helligkeitsinformation als Farbcodierung verwendet wird, wobei die Helligkeit im Bild beziehungsweise die Helligkeit des Pixels die Höheninformation darstellt. Ein Farbraum im Sinne der Erfindung kann dabei ein digital festgelegter Farbraum sein, wie er beispielsweise für Computerbildschirme und/oder im Print-Bereich eingesetzt wird. Ein reflexionskorrigiertes Illuminationsbild im Sinne der Erfindung kann dabei ein Bild sein, welches um darin auftretenden Reflexionen korrigiert ist. Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass sowohl eine Information über die Materialbeschaffenheit als auch eine Höhen- und/oder Phasenverlaufsinformation des Objektes in einem Bild reflexionskorrigiert dargestellt werden können. Ferner kann das Objekt in Originalfarben dargestellt werden und über die Helligkeit kann eine räumliche Zuordnung erreicht werden. Somit kann auf einfache und schnelle Weise eine Kombination von Einzelkontrasten in einem Einzelbild erreicht werden, um mehr Informationen über das Objekt in dem Objektbild darzustellen.
Der Gegenstand eines nebengeordneten Anspruches betrifft dabei eine reflexionsreduzierend-kontrastbildende Vorrichtung zur Generierung eines Kontrastbildes, vorzugsweise aus mikroskopischen Abbildungen, insbesondere zum Ablesen von Höhenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit, besonders bevorzugt zum Lichtmikroskopieren, die reflexionsreduzierend-kontrastbildende Vorrichtung aufweisend eine Bildaufnahmevorrichtung und eine Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung. Dabei ist die Bildaufnahmevorrichtung dazu eingerichtet, ein Bild eines Objektes zu erfassen und an die Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung zu übermitteln. Und dabei ist die Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes reflexionsreduziertes Kontrastbildungsverfahren auszuführen.
Eine Bildaufnahmevorrichtung im Sinne der Erfindung kann dabei eine Vorrichtung sein, welche geeignet ist, ein Objekt abzutasten und optisch darzustellen. Insbesondere kann eine Bildaufnahmevorrichtung ein Mikroskop sein, besonders bevorzugt ein Lichtmikroskop. Ferner kann die Bildaufnahmevorrichtung eine Mehrzahl an Illuminationsquellen zur winkelselektiven Beleuchtung des abzubildenden Objektes aufweisen. Ein Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung im Sinne der Erfindung kann dabei eine Vorrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, Kontraste aus Bildern, welche durch die Beleuchtung des Objektes bei der Bildaufnahme entstehen, zu erzeugen und dabei entstehende Reflexionen zu korrigieren. Die Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung kann hierzu eine CPU und eine zugehörige Architektur aufweisen. Insbesondere kann die Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung in eine Bildverarbeitungseinheit des Mikroskops integriert oder ein entsprechend eingerichteter Computer sein. Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass kostengünstig eine Vorrichtung bereitgestellt werden kann, welche es ermöglicht, ein Objekt winkelselektiv zu beleuchten, dabei eine Mehrzahl von Bildern zu erfassen und eine Kombination von Einzelkontrasten der erfassten Bilder in einem Einzelbild zu erreichen, um mehr Informationen über das Objekt in dem Objektbild darzustellen, wobei die aufgenommenen Bilder um die bei der Aufnahme entstehende Reflexionen korrigiert werden können.
Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei ein Computerprogrammprodukt für eine erfindungsgemäße reflexionsreduzierend-kontrastbildende Vorrichtung, welche nach einem erfindungsgemäßen reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahren betreibbar ist. Das Computerprogramm umfasst Programmcodemittel, in denen die Schritte des erfindungsgemäßen Reflexreduzier-Kontrastbildungsverfahrens mittels einer Bildverarbeitung implementiert sind. Das Computerprogramm kann in einer Echtzeit-Bildverarbeitungseinheit als Hardwarecode implementiert sein, oder alternativ als reine Bildnachverarbeitung ausgeführt sein.
Bei der vorteilhaften Integration des Programmcodes für das Reflexreduzier-Kontrastbildungsverfahren in die Hardware (Digitale Bildverarbeitungseinheit eines Lichtmikroskopes) kann eine sehr schnelle Bildverarbeitung erfolgen und das Ergebnis quasi als „Live”-Bild betrachtet werden, da die Aufnahme der Einzelbilder und deren Bildverarbeitung schneller erfolgt als die Wiedergabefrequenz des Live-Bildes.
Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass damit das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren automatisiert betreibbar ist und auf einfache und kostengünstige Weise, für entsprechende, verschiedene erfindungsgemäße Vorrichtungen bereitgestellt werden kann. Besonders vorteilhaft ist das Computerprogrammprodukt in die Bildverarbeitungseinheit des Mikroskopes integriert bzw. integrierbar. Es kann auch als Hardwarecode in die Bildverarbeitungshardware integriert sein.
Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei einen Datenträger aufweisend ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt. Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass damit das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren automatisiert betreibbar ist und auf einfache und kostengünstige Weise, für entsprechende, verschiedene erfindungsgemäße Vorrichtungen bereitgestellt werden kann und dabei einfach transportiert werden kann, um das Verfahren direkt auf die entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung, am Ort der Vorrichtung portieren zu können.
Bevor nachfolgend Ausgestaltungen der Erfindung eingehender beschrieben werden, ist zunächst festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Komponenten oder die beschriebenen Verfahrensschritte beschränkt ist. Weiterhin stellt auch die verwendete Terminologie keine Einschränkung dar, sondern hat lediglich beispielhaften Charakter. Soweit in der Beschreibung und den Ansprüchen der Singular verwendet wird ist dabei jeweils der Plural mitumfasst, soweit der Kontext dies nicht explizit ausschließt. Etwaige Verfahrensschritte können, soweit der Kontext dies nicht explizit ausschließt, automatisiert ausgeführt werden.
Nachfolgend werden weitere exemplarische Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Entsprechend einer ersten exemplarischen Ausgestaltung weist in dem reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahren das Überlagern jeweils zweier bezüglich der ersten Achse benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder zu dem ersten Gesamtachsenbild der ersten Achse, und das Überlagern jeweils zweier bezüglich der zweiten Achse benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder zu dem zweiten Gesamtachsenbild der zweiten Achse jeweils entsprechend auf: Verrechnen jeweils zweier bezüglich der entsprechenden ersten Achse beziehungsweise zweiten Achse benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder zu entsprechenden Zwischenbildern bezüglich der entsprechenden ersten Achse beziehungsweise zweiten Achse. Und verrechnen der entsprechenden Zwischenbilder zu einem entsprechenden ersten Gesamtachsenbild beziehungsweise einem zweiten Gesamtachsenbild. Dabei weist das jeweilige Verrechnen eine Addition oder eine Subtraktion auf. Dabei kann aber auch zusätzlich eine Skalierung, Bildfilterung oder eine andersartige Bildbearbeitung an den Einzelbildern ausgeführt werden – vor und/oder nach der Addition bzw. Subtraktion. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass damit ein Verfahrensteil wiederholt angewendet werden kann, um das entsprechende Gesamtachsenbild zu erhalten. Dadurch kann das Verfahren vereinfacht werden.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren ferner auf, dass das Überlagern der entsprechenden reflexionskorrigierten Illuminationsbilder zu dem ersten Gesamtachsenbild der ersten Achse beziehungsweise zu dem zweiten Gesamtachsenbild der zweiten Achse, jeweils eine entsprechende Graubildtransformation aufweist. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass damit das Gesamtachsenbild transformiert werden kann, derart, dass nicht benötigte Farbinformationen weggelassen werden, um das Gesamtachsenbild auf einfache Weise für andere Informationen verwenden zu können.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist in dem reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahren das Transformieren des ersten Farbverlaufsbildes und des zweiten Farbverlaufsbildes in den Farbraum auf: Zuweisen des ersten Farbverlaufsbildes zu einem ersten bildgebenden Kanal des Farbraumes. Und zuweisen des zweiten Farbverlaufsbildes zu einem zweiten bildgebenden Kanal des Farbraumes. Ein bildgebender Kanal des Farbraumes im Sinne der Erfindung kann dabei ein Kanal des Farbraumes sein, welcher zur visuellen Darstellung genutzt wird. Der RGB-Farbraum beispielsweise weist drei bildgebende Kanäle auf, den R-Kanal, den G-Kanal und den B-Kanal, auf welchem unterschiedliche Farben kodiert sind.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die bildgebenden Kanäle des Farbraumes selbst, zur Informationsführung über die Objektbeschaffenheit genutzt werden können.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist in dem reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahren das Transformieren des ersten Farbverlaufsbildes und des zweiten Farbverlaufsbildes in den Farbraum ein Zuweisen einer Helligkeitsinformation zu einem dritten bildgebenden Kanal des Farbraumes auf. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass mittels der Helligkeitsinformation das Bild normiert werden kann oder auch dazu benutzt werden kann, eine weitere Information über die Objektbeschaffenheit im Farbraum darzustellen.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist in dem reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahren das Transformieren des ersten Farbverlaufsbildes und des zweiten Farbverlaufsbildes in den Farbraum ein Zuweisen eines Grauwertbildes zu einem dritten bildgebenden Kanal des Farbraumes auf. Ein Grauwertbild im Sinne der Erfindung kann dabei eine Schwarz-weiß Verlaufsinformation des Bildes sein. Das Grauwertbild kann auch einen Kontrast aufweisen. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass mittels des Grauwertbildes das Bild normiert werden kann oder auch dazu benutzt werden kann, eine weitere Information über die Objektbeschaffenheit im Farbraum darzustellen. Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren ferner ermitteln eines reflexionskorrigierten Gesamtilluminationsbildes auf, mittels eines geeigneten Überlagerns zumindest eines überwiegenden Teiles der reflexionskorrigierten Illuminationsbilder. Und dabei basiert das Grauwertbild auf einer Grauwerttransformation des reflexionskorrigierten Gesamtilluminationsbildes. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass damit Reflexe noch besser ausgefiltert werden können. Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren ferner auf, dass zwei Richtungsinformationen der vier Richtungsinformationen indikativ für jeweils eine Richtung entlang der ersten Achse sind. Und ferner weist das Kontrastbildungsverfahren auf, dass zwei weitere Richtungsinformationen der vier Richtungsinformationen indikativ für jeweils eine Richtung entlang der zweiten Achse sind. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass eine Höhenverlaufsinformationen der Objektbeschaffenheit auf einfache Weist im Farbraum darstellbar wird, indem die Richtungen der Achsen, welche für die Generierung des Gesamtachsenbildes genutzt werden, auch für die Höhenverlaufsinformationen genutzt werden. Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren ferner auf, dass der Farbraum ein CIELAB Farbraum, ein additiver Farbraum, ein subtraktiver Farbraum oder ein Hue-Saturation Farbraum ist. Ein CIELAB Farbraum im Sinne der Erfindung kann dabei alle wahrnehmbaren Farben beschreiben. Zu den wichtigsten Eigenschaften des CIELAB-Farbmodells zählen die Geräteunabhängigkeit und die Wahrnehmungsbezogenheit. Das bedeutet, dass Farben unabhängig von der Art ihrer Erzeugung oder Wiedergabetechnik so definiert werden, wie sie von einem Normalbeobachter bei einer Standard-Lichtbedingung wahrgenommen werden. Das Farbmodell ist in der EN ISO 11664-4 definiert. Ein additiver Farbraum im Sinne der Erfindung kann dabei bedeuten, dass die Änderung des vom Auge empfundenen Farbeindrucks durch sukzessives Hinzufügen eines jeweils anderen Farbreizes erfolgt. Grundsätzlich ist das Farbsehen mit Hilfe unterschiedlich farbempfindlicher Sensoren im Auge eine additive Mischung. Da die additive Farbmischung in Auge und Gehirn stattfindet, wird sie auch physiologische Farbmischung genannt. Ein additiver Farbraum kann beispielsweise der RGB-Farbraum sein. Ein subtraktiver Farbraum im Sinne der Erfindung kann dabei die Änderung eines Farbreizes bei Reflexion von der Oberfläche eines Körpers durch Remission oder beim Durchgang durch ein Medium (Farbfilter) durch Transmission bezeichnen. Im engeren Sinne versteht man unter subtraktiver Farbmischung jenes extreme Prinzip, bei dem durch Hintereinanderschalten von drei Farbfiltern die Vielfalt des Farbenraums reproduziert wird. Beispielsweise können der CMY-Farbraum oder der CMYK-Farbraum ein subtraktiver Farbraum sein. Ein Hue-Saturation Farbraum im Sinne der Erfindung kann dabei ein Farbraum sein, bei denen man die Farbe mit Hilfe des Farbwerts (englisch hue), der Farbsättigung (saturation) und des Hellwerts (oder der Dunkelstufe) (value) definiert. Dieser wird auch HSV-Farbraum genannt. Ähnliche Definitionen führen zu einem HSL-Farbraum mit der relativen Helligkeit (lightness), einem HSB-Farbraum mit der absoluten Helligkeit (brightness) und einem HSI-Farbraum mit der Lichtintensität (intensity). Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass gut definierte und weit verbreitete Farbräume verwendet werden können, wodurch der Entwicklungsaufwand verringert werden kann, was zu einer Kosteneinsenkung führen kann. Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren ferner auf, dass das Generieren des Kontrastbildes in Abhängigkeit des Farbraumes erfolgt.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass in Abhängigkeit des Farbraumes entschieden werden kann, welche Objektinformationen wie farbcodiert dargestellt werden sollen.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren ferner auf, dass nach Abschluss der Illuminationssequenz jede Illuminationsquelle das Objekt einmal illuminiert hat. Dabei kann das Kontrastbildungsverfahren ferner aufweisen, dass nach Abschluss der Illuminationssequenz jede Illuminationsquelle das Objekt genau einmal illuminiert hat. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass das Objekt von allen verfügbaren Richtungen illuminiert wird, um die entsprechenden Objektinformationen von allen verfügbaren Illuminationsrichtungen zu erhalten.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren ferner auf, dass in der Illuminationssequenz jede Illuminationsquelle das Objekt einzeln illuminiert. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass das Objekt nur so oft belichtet werden muss, wie notwendig und dass nur die minimal benötigte Anzahl an Illuminationsbildern erstellt werden muss, um die gewünschten Objektinformationen dazustellen.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist für das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren das Objekt auf, dass es ein diffus reflektierendes Objekt ist. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass das Verfahren auf Objekte anwendbar ist, welche keine expliziten Vorzugsrichtungen für die Reflexion aufweisen.
Die Erfindung erlaubt es somit ein Verfahren und zugehörige Vorrichtungen bereitzustellen, wodurch es ermöglicht wird, mittels winkelselektiver Beleuchtung, verschiedene Eigenschaften eines entsprechenden Objektes darzustellen. Dies kann beispielsweise erfolgen mittels:

• DPC – Differenz von Bildern gegenüberliegender Beleuchtungsrichtungen → Phasengradienten (BIO) bzw. Höhenprofilgradienten (MAT)
• SEC – Sum-Enhanced-Contrast: Summe aller Einzelbilder + Betrag (DPCx-Differenz gegenüberliegender Bilder in x-Richtung) + Betrag (DPCy-Differenz gegenüberliegender Bilder in y-Richtung) → Summe der Beträge der Anstiege und PK-Bild überlagert → keine direkte Einzelinformation ablesbar, aber gleichzeitige Visualisierung verschiedener Effekte
• DEC – Difference-Enhanced-Contrast: Summe aller Einzelbilder – Betrag (DPCx) – Betrag(DPCy) → Differenz des PK-Bildes und der Beträge der Anstiege → keine direkte Einzelinformation ablesbar, aber gleichzeitige Visualisierung verschiedener Effekte
• MSC – Mean-Sum-Contrast: Summe aller Differenzen der Beträge der Einzelbilder mit ihren Mittelwerten → keine Richtungsinformation – extreme Werte werden hervorgehoben

Die Begriffe bzw. Abkürzungen SEC, DEC und MSC sin in dieser Anmeldung wie beschrieben definiert. Nun nutze verschiedene Kontraste und die Summe der Einzelbilder (PK), um mittels spezieller Farbraumzuordnungen mehrere Informationen gleichzeitig zu kodieren.

• HSV-Farbkontrast: Speziell die Tatsache, dass die DIC/DPC-Kontraste die Information über die Materialfarbe nicht darstellen, ist problematisch. Deshalb ist folgende Kombination möglich:
• Nehme das PK-Bild
• Transformiere es von RGB in den HSV-Farbraum
• Ersetze den V-Kanal (Value) durch ein Grauwertbild des gewünschten Einzelkontrastes (beispielsweise DICx)
• Transformiere das Bild zu RGB zurück
• Führe gegebenenfalls eine Helligkeitsanpassung durch
• Das Ergebnis hat nun dieselbe Farbe wie das Original, enthält in der Helligkeit aber die Informationen des Einzelkontrasts (beispielsweise einen Anstieg in x-Richtung)
• LAB-Farbkontrast: Störend ist ebenfalls, dass man die Richtungsinformation des Phasengradienten in DIC/DPC nur in eine Richtung visualisieren kann. Folgende Transformation löst dieses Problem:
• Nutze das PK-Bild
• Transformiere es in den Lab-Farbraum
• Ersetze die a- und b-Kanäle mit den gewünschten Einzelkontrasten (beispielsweise DPCx, DPCy)
• Transformiere das Bild zurück in den RGB-Farbraum
• Das Ergebnis hat dieselben Helligkeitswerte wie das Ursprungsbild (PK) aber die Informationen der beiden Einzelkontraste sind in a beziehungsweise b gespeichert

Beispielsweise bei DPCx und DPCy werden so alle Anstiegsrichtungen dargestellt und gleichzeitig farbkodiert

• RGB-Farbkontrast:
• Schreibe in die RGB-Farbkanäle drei verschiedene Einzelkontraste (beispielsweise PK, DPCx, DPCy)
• Das Ergebnis kodiert farblich alle drei Kontrastinformationen

Dadurch wird der Vorteil generiert, dass eine einfache und schnelle Kombination von Einzelkontrasten in einem Einzelbild ermöglicht werden kann. Ferner ist das Verfahren informationserhaltend (Farbe/Helligkeit) bei HSV und LAB.
Ferner wird es möglich, eine optimale Ausleuchtung eines Objektes zur Bildaufnahme des Objektes zur Verfügung zu stellen, und das Objekt dabei weitestgehend ohne durch die Beleuchtung entstehende Reflexe optisch darzustellen. Dadurch werden Kontraste auch auf reflektierenden Proben ermöglicht. Ferner können die beleuchtungsrichtungssensitiven Reflexe unterdrückt werden. Zudem entstehen keine unnatürlichen Artefakte. Das Verfahren wird somit nutzbar sowohl für richtungsselektive koaxiale Beleuchtung als auch für außeraxiale Beleuchtungen, wie beispielsweise in einem Dunkelfeld.
Das Objekt wird aus verschiedenen Richtungen beleuchtet. Zu jeder Beleuchtungsrichtung wird ein Intensitätsbild aufgenommen. Zur Erzielung einer Einzelbild-Reflexkorrektur wird nun kein Gesamtreflex errechnet, sondern jedes einzelne Bild wird für sich Reflexkorrigiert. Das reflexkorrigierte Einzelbild errechnet sich nun wie folgt:
Wobei N(k) die Menge der zu k direkt benachbarten Beleuchtungsmuster ist und m die Anzahl aller Nachbarbeleuchtungsmuster N(k) angibt.
Das Prinzip dahinter ist, dass Bilder benachbarter Beleuchtungsrichtungen immer ähnliche Bilder des Objekts zeigen, wobei die Reflexe in der Regel stark beleuchtungsrichtungsabhängig sind. Dadurch bleiben bei der Differenzbildung innerhalb des Bruchs auf der rechten Seiten die Reflexe übrig. Durch die Maximumsbildung mit 0, die Summe und die Normierung mit m werden anschließend die Reflexe so normiert, dass man sie vom Einzelbild direkt abziehen kann. Das Ergebnisbild enthält anschließend keine oder fast keine direkten Reflexe mehr. Dies wird anschließend mit allen Einzelbildern durchgeführt und die so entstandenen korrigierten Einzelbilder werden für die Kontrastbilderstellung verwendet. Dabei können sie vorher noch durch Bildverarbeitung verbessert werden (eventueller Helligkeitsausgleich, etc.). Man kann die Reflexentfernung auch direkt in die Formel der Berechnung des Kontrast einsetzen. Beispielsweise ergibt sich der Richtungskontrast in x-Richtung als:
Beziehungsweise mit Amplitudennormierung ergibt sich:
Dabei ist HKx die Menge aller Beleuchtungsrichtungen auf einem Halbkreis der Beleuchtungspupille in x-Richtung und alle
die zu j gegenüberliegende Beleuchtungsrichtung (auf dem anderen Halbkreis).
Ferner können die reflexkorrigierten Einzelbilder beziehungsweise die reflexkorrigierten Kontraste genutzt werden, um Farbkontraste zu erzeugen, die entweder den RGB-Wert einer Probe mit einer lokalen Objekt-Anstiegsinformation kombiniert (HSV) beziehungsweise Kontraste verschiedener Orientierung und die Helligkeitsinformation des Objekts miteinander kombiniert (LAB beziehungsweise RGB).
Natürlich kann man die Reflexkorrektur auch direkt in die Berechnung integrieren:
HSV (x) – hue, saturation, value
LAB – Helligkeit, Wert zwischen Rot und Grün, Wert zwischen Blau und Gelb
Prinzipiell lassen sich die Kontraste auch in anderen Farbräumen mischen (CMY, CMYK und andere).
Die Erfindung wird nachfolgend eingehender an Hand der Figuren erläutert werden. In diesen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung; und
7 eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Dabei zeigt 1 eine schematische Darstellung eines reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahrens zum Generieren eines reflexionsreduzierten Kontrastbildes, vorzugsweise aus digitalen mikroskopischen Abbildungen, insbesondere zum Ablesen von Phasen- und/oder Höhenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit. Dabei weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren auf: Illuminieren 10 eines Objektes mittels einer Illuminationssequenz 11. Dabei erfolgt das Illuminieren 10 des Objektes mittels einer Vielzahl an Illuminationsquellen 111.
Und in der Illuminationssequenz 11 illuminiert jede Illuminationsquelle 111 das Objekt einzeln. Erstellen 20 eines Illuminationsbildes 21 des Objektes für jede Illumination des Objektes der Illuminationssequenz 11. Ermitteln 70 eines reflexionskorrigierten Illuminationsbildes 71 für jedes Illuminationsbild 21, jeweils mittels eines geeigneten Überlagerns 72 des entsprechenden Illuminationsbildes 21 mit einem bezüglich einer ersten Achse 35 benachbarten Illuminationsbildes 22 und mit einem bezüglich einer zweiten Achse 36 benachbarten weiteren Illuminationsbildes 22. Überlagern 30 jeweils zweier bezüglich der ersten Achse 35 benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu einem ersten Gesamtachsenbild 31 der ersten Achse 35. Überlagern 30 jeweils zweier bezüglich der zweiten Achse 36 benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu einem zweiten Gesamtachsenbild 32 der zweiten Achse 36. Erstellen 40 eines ersten Farbverlaufsbildes 41 basierend auf dem ersten Gesamtachsenbild 31. Erstellen 40 eines zweiten Farbverlaufsbildes 42 basierend auf dem zweiten Gesamtachsenbild 32. Transformieren 50 des ersten Farbverlaufsbildes 41 und des zweiten Farbverlaufsbildes 42 in einen Farbraum 51. Und generieren 60 eines Kontrastbildes 61, basierend auf dem transformierten 50 ersten Farbverlaufsbild 41 und dem zweiten Farbverlaufsbild 42 in den Farbraum 51 derart, dass vier Richtungsinformationen 351, 352, 361, 362 eines Höhenverlaufes einer Beschaffenheit des Objektes farbcodiert darstellbar sind.
2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Überlagerns benachbarter Illuminationsbilder zu einem Gesamtachsenbild gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Dabei zeigt 2 ein Überlagern 30 jeweils zweier bezüglich der ersten Achse 35 benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu dem ersten Gesamtachsenbild 31 der ersten Achse 35. Dabei erfolgt ein Verrechnen 33 jeweils zweier bezüglich der entsprechenden ersten Achse 35 benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu entsprechenden Zwischenbildern 23 bezüglich der entsprechenden ersten Achse 35. Ferner erfolgt ein Verrechnen 34 der entsprechenden Zwischenbilder 23 zu dem entsprechenden ersten Gesamtachsenbild 31. Entsprechend zeigt 3 das Überlagern 30 jeweils zweier bezüglich der zweiten Achse 36 benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu dem zweiten Gesamtachsenbild 32 der zweiten Achse 36. Dabei erfolgt ein Verrechnen 33 jeweils zweier bezüglich der entsprechenden zweiten Achse 36 benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu entsprechenden Zwischenbildern 23 bezüglich der entsprechenden zweiten Achse 36. Ferner erfolgt ein Verrechnen 34 der entsprechenden Zwischenbilder 23 zu dem entsprechenden zweiten Gesamtachsenbild 32. Das jeweilige Verrechnen 33, 34 weist dabei jeweils eine Addition oder eine Subtraktion auf.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Dabei zeigt 4 eine schematische Darstellung eines gegenüber des Verfahrens der 1 erweiterten Verfahrens. Das zuvor zu 1 Gesagte gilt entsprechend für 4 fort. Um die Übersichtlichkeit zu wahren, sind die dem Überlagern 30 von reflexionskorrigierten Illuminationsbildern vorhergehenden und nachfolgenden Verfahrensteile in 4 nicht dargestellt. Sie können hierzu jedoch der 1 entnommen werden. Wie 4 entnommen werden kann, weist in dem reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahren darüber hinaus das Überlagern 30 jeweils zweier bezüglich der ersten Achse 35 benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu dem ersten Gesamtachsenbild 31 der ersten Achse 35 (in 4 nicht dargestellt), und das Überlagern 30 jeweils zweier bezüglich der zweiten Achse 36 (in 4 nicht dargestellt) benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu dem zweiten Gesamtachsenbild 32 der zweiten Achse 36 jeweils entsprechend auf: Verrechnen 33 jeweils zweier bezüglich der entsprechenden ersten Achse 35 beziehungsweise zweiten Achse 36 benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder 71 zu entsprechenden Zwischenbildern 23, 24 bezüglich der entsprechenden ersten Achse 35 beziehungsweise zweiten Achse 36. Und verrechnen 34 der entsprechenden Zwischenbilder 23, 24 zu einem entsprechenden ersten Gesamtachsenbild 31 beziehungsweise einem zweiten Gesamtachsenbild 32. Dabei weist das jeweilige Verrechnen 33, 34 eine Addition oder eine Subtraktion auf.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Dabei zeigt 5 eine schematische Darstellung eines gegenüber des Verfahrens der 1 und 4 erweiterten Verfahrens. Das zuvor zu 1 und 4 Gesagte gilt entsprechend für 5 fort. Um die Übersichtlichkeit zu wahren, sind die dem Transformieren 50 vorhergehenden Verfahrensteile in 5 nicht dargestellt. Sie können hierzu jedoch der 1 beziehungsweise der 4 entnommen werden. Wie 5 entnommen werden kann, weist in dem reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahren darüber hinaus das Transformieren 50 des ersten Farbverlaufsbildes 41 und des zweiten Farbverlaufsbildes 42 in den Farbraum 51 auf: Zuweisen 52 des ersten Farbverlaufsbildes 41 zu einem ersten bildgebenden Kanal 511 des Farbraumes 51. Und ferner zuweisen 52 des zweiten Farbverlaufsbildes 42 zu einem zweiten bildgebenden Kanal 512 des Farbraumes 51. Darüber hinaus weist in dem Beispiel der 4 das Transformieren 50 des ersten Farbverlaufsbildes 41 und des zweiten Farbverlaufsbildes 42 in den Farbraum 51, ein Zuweisen 53 einer zusätzlichen Information, wie beispielsweise eine Helligkeitsinformation und/oder ein Grauwertbild, zu einem dritten bildgebenden Kanal 513 des Farbraumes 51 auf. Im Beispiel der 5 sind dabei zwei Richtungsinformationen 351, 352 der vier Richtungsinformationen 351, 352, 361, 362 indikativ, für jeweils eine Richtung entlang der ersten Achse 35 (in 5 nicht dargestellt), während zwei weitere Richtungsinformationen 361, 362 der vier Richtungsinformationen 351, 352, 361, 362 indikativ sind, für jeweils eine Richtung entlang der zweiten Achse 36 (in 5 nicht dargestellt).
6 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Dabei zeigt 6 eine schematische Darstellung eines gegenüber des Verfahrens der 1, 4 und 5 erweiterten Verfahrens. Das zuvor zu 1, 4 und 5 Gesagte gilt entsprechend für 6 fort. Um die Übersichtlichkeit zu wahren, sind die dem Transformieren 50 vorhergehenden Verfahrensteile in 6 nicht dargestellt. Sie können hierzu jedoch der 1, der 4 beziehungsweise der 5 entnommen werden. Wie 6 entnommen werden kann, weist in dem reflexionsreduzierten Kontrastbildungsverfahren darüber hinaus das Transformieren 50 des ersten Farbverlaufsbildes 41 und des zweiten Farbverlaufsbildes 42 in den Farbraum 51 ein Zuweisen 53 eines Grauwertbildes 77 zu einem dritten bildgebenden Kanal 513 des Farbraumes 51 auf. Ferner weist das reflexionsreduzierte Kontrastbildungsverfahren ein Ermitteln 73 eines reflexionskorrigierten Gesamtilluminationsbildes 76 auf, mittels eines geeigneten Überlagerns 74 zumindest eines überwiegenden Teiles der reflexionskorrigierten Illuminationsbilder 71. Und dabei basiert das Grauwertbild 77 auf einer Grauwerttransformation des reflexionskorrigierten Gesamtilluminationsbildes 76.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Dabei zeigt 7 eine schematische Darstellung einer kontrastbildenden Vorrichtung 100 zur Generierung eines Kontrastbildes, vorzugsweise aus mikroskopischen Abbildungen, insbesondere zum Ablesen von Höhenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit, besonders bevorzugt zum Lichtmikroskopieren. Die kontrastbildende Vorrichtung 100 weist dabei auf: Eine Bildaufnahmevorrichtung 110 und eine Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung 120. Die Bildaufnahmevorrichtung 110 ist dazu eingerichtet, ein Bild eines Objekt zu erfassen und an die Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung 120 zu übermitteln. Dabei ist die kontrastbildende Vorrichtung 100 dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes reflexionsreduziertes Kontrastbildungsverfahren auszuführen.
Bezugszeichenliste

10: Illuminieren des Objektes
11: Illuminationssequenz
20: Erstellen eines Illuminationsbildes
21: Illuminationsbild
22: benachbartes Illuminationsbild
23: Zwischenbild bezüglich der ersten Achse
24: Zwischenbild bezüglich der zweiten Achse
30: Überlagern von zwei reflexionskorrigierten Illuminationsbildern
31: erstes Gesamtachsenbild
32: zweites Gesamtachsenbild
33: Verrechnen von zwei reflexionskorrigierten Illuminationsbildern zu einem Zwischenbild
34: Verrechnen von Zwischenbildern zu einem Gesamtachsenbild
35: erste Achse
36: zweite Achse
40: Erstellen eines Farbverlaufsbildes
41: erstes Farbverlaufsbild
42: zweites Farbverlaufsbild
50: Transformieren der Farbverlaufsbilder in einen Farbraum
51: Farbraum
52: Zuweisen eines Farbverlaufsbildes zu einem bildgebenden Kanal des Farbraumes
53: Zuweisen einer weiteren Information zu dem dritten bildgebenden Kanal des Farbraumes
60: Konstruieren eines Kontrastbildes
61: Kontrastbild
70: Ermitteln eines reflexionskorrigierten Illuminationsbildes für ein Illuminationsbild
71: reflexionskorrigiertes Illuminationsbild
72: Überlagern des entsprechenden Illuminationsbildes mit einem benachbarten Illuminationsbild
73: Ermitteln eines reflexionskorrigierten Gesamtilluminationsbildes
74: Überlagern zumindest eines überwiegenden Teiles der reflexionskorrigierten Illuminationsbilder
76: reflexionskorrigiertes Gesamtilluminationsbild
77: Grauwertbild
100: reflexionsreduzierend-kontrastbildende Vorrichtung
110: Bildaufnahmevorrichtung
111: Illuminationsquelle
120: Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung
351: erste Richtungsinformation des Höhenverlaufes
352: zweite Richtungsinformation des Höhenverlaufes
361: dritte Richtungsinformation des Höhenverlaufes
362: vierte Richtungsinformation des Höhenverlaufes
511: erster bildgebender Kanal des Farbraumes
512: zweiter bildgebender Kanal des Farbraumes
513: dritter bildgebender Kanal des Farbraumes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN ISO 11664-4 [0023]

Claims

Reflexionsreduziertes Kontrastbildungsverfahren zum Generieren eines reflexionsreduzierten Kontrastbildes, vorzugsweise aus mikroskopischen Abbildungen, insbesondere zum Ablesen von Höhenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit, folgende Schritte umfassend: – Illuminieren (10) eines Objektes mittels zwei oder mehr Illuminationsquellen (111), die in einer Illuminationssequenz (11) das Objekt jeweils einzeln illuminieren; – Erstellen (20) eines Illuminationsbildes (21) des Objektes für jede Illumination des Objektes der Illuminationssequenz (11); – Ermitteln (70) eines reflexionskorrigierten Illuminationsbildes (71) für jedes Illuminationsbild (21), jeweils mittels Überlagern (72) des entsprechenden Illuminationsbildes (21) mit einem bezüglich einer ersten Achse (35) benachbarten Illuminationsbild (22) und mit einem bezüglich einer zweiten Achse (36) benachbarten weiteren Illuminationsbild (22); – Überlagern (30) jeweils zweier bezüglich der ersten Achse (35) benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder (71) zu einem ersten Gesamtachsenbild (31) der ersten Achse (35); – Überlagern (30) jeweils zweier bezüglich der zweiten Achse (36) benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder (71) zu einem zweiten Gesamtachsenbild (32) der zweiten Achse (36); – Erstellen (40) eines ersten Farbverlaufsbildes (41) basierend auf dem ersten Gesamtachsenbild (31); – Erstellen (40) eines zweiten Farbverlaufsbildes (42) basierend auf dem zweiten Gesamtachsenbild (32); – Transformieren (50) des ersten Farbverlaufsbildes (41) und des zweiten Farbverlaufsbildes (42) in einen Farbraum (51); und – Generieren (60) eines Kontrastbildes (61), basierend auf dem transformierten (50) ersten Farbverlaufsbild (41) und dem zweiten Farbverlaufsbild (42) in den Farbraum (51) derart, dass vier Richtungsinformationen (351, 352, 361, 362) eines Höhenverlaufes einer Beschaffenheit des Objektes farbcodiert darstellbar sind.
Kontrastbildungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Überlagern (30) jeweils zweier bezüglich der ersten Achse (35) benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder (71) zu dem ersten Gesamtachsenbild (31) der ersten Achse (35), und das Überlagern (30) jeweils zweier bezüglich der zweiten Achse (36) benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder (71) zu dem zweiten Gesamtachsenbild (32) der zweiten Achse (36) jeweils entsprechend aufweist: – Verrechnen (33) jeweils zweier bezüglich der entsprechenden ersten Achse (35) beziehungsweise zweiten Achse (36) benachbarter reflexionskorrigierter Illuminationsbilder (71) zu entsprechenden Zwischenbildern (23, 24) bezüglich der entsprechenden ersten Achse (35) beziehungsweise zweiten Achse (36), und – Verrechnen (34) der entsprechenden Zwischenbilder (23, 24) zu einem entsprechenden ersten Gesamtachsenbild (31) beziehungsweise einem zweiten Gesamtachsenbild (32), wobei das jeweilige Verrechnen (33, 34) eine Addition oder eine Subtraktion aufweist.
Kontrastbildungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Überlagern (30) der entsprechenden reflexionskorrigierten Illuminationsbilder (71) zu dem ersten Gesamtachsenbild (31) der ersten Achse (35) beziehungsweise zu dem zweiten Gesamtachsenbild (32) der zweiten Achse (36) jeweils eine entsprechende Graubildtransformation aufweist.
Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Transformieren (50) des ersten Farbverlaufsbildes (41) und des zweiten Farbverlaufsbildes (42) in den Farbraum (51) aufweist: – Zuweisen (52) des ersten Farbverlaufsbildes (41) zu einem ersten bildgebenden Kanal (511) des Farbraumes (51), und – Zuweisen (52) des zweiten Farbverlaufsbildes (42) zu einem zweiten bildgebenden Kanal (512) des Farbraumes (51).
Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Transformieren (50) des ersten Farbverlaufsbildes (41) und des zweiten Farbverlaufsbildes (42) in den Farbraum (51) aufweist: – Zuweisen (53) einer Helligkeitsinformation zu einem dritten bildgebenden Kanal (513) des Farbraumes (51).
Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Transformieren (50) des ersten Farbverlaufsbildes (41) und des zweiten Farbverlaufsbildes (42) in den Farbraum (51) aufweist: – Zuweisen (53) eines Grauwertbildes (77) zu einem dritten bildgebenden Kanal (513) des Farbraumes (51).
Kontrastbildungsverfahren gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend: – Ermitteln (73) eines reflexionskorrigierten Gesamtilluminationsbildes (76), mittels Überlagern (74) zumindest eines überwiegenden Teiles der reflexionskorrigierten Illuminationsbilder (71), und wobei das Grauwertbild (77) auf einer Grauwerttransformation des reflexionskorrigierten Gesamtilluminationsbildes (76) basiert.
Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei Richtungsinformationen (351, 352) der vier Richtungsinformationen (351, 352, 361, 362) indikativ sind, für jeweils eine Richtung entlang der ersten Achse (35), und zwei weitere Richtungsinformationen (361, 362) der vier Richtungsinformationen (351, 352, 361, 362) indikativ sind, für jeweils eine Richtung entlang der zweiten Achse (36).
Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Farbraum (51) ein CIELAB Farbraum, ein additiver Farbraum, ein subtraktiver Farbraum oder ein Hue-Saturation Farbraum ist.
Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konstruieren (60) des Kontrastbildes (61) in Abhängigkeit des Farbraumes (51) erfolgt.
Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Abschluss der Illuminationssequenz (11) jede Illuminationsquelle (111) das Objekt einmal illuminiert hat.
Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Objekt ein diffus reflektierendes Objekt ist.
Reflexionsreduzierend-kontrastbildende Vorrichtung (100) zur Generierung eines Kontrastbildes, vorzugsweise aus mikroskopischen Abbildungen, insbesondere zum Ablesen von Höhenverlaufsinformationen einer Objektbeschaffenheit, besonders bevorzugt zum Lichtmikroskopieren, die reflexionsreduzierend-kontrastbildende Vorrichtung (100) aufweisend: – eine Bildaufnahmevorrichtung (110), und – eine Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung (120), wobei die Bildaufnahmevorrichtung (110) dazu eingerichtet ist, ein Bild eines Objektes zu erfassen und an die Reflexionsreduzier-Kontrastbildungsvorrichtung (120) zu übermitteln, wobei die reflexionsreduzierend-kontrastbildende Vorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, ein Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt für eine reflexionsreduzierend-kontrastbildende Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 13, umfassend Programmcodemittel, welche ein reflexionsreduziertes Kontrastbildungsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 abbilden.
Datenträger aufweisend ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 14.