DE10242628B4 - Verfahren und System zur Größenkalibrierung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Größenkalibrierung eines von einem Objekt elektronisch erzeugten Bildes (8, 9), das von einem optischen Instrument (1) mit einer nachgeschalteten, in verschiedenen Wiedergabemodi mit jeweils verschiedenen Pixelzahlen pro Bildbereich betreibbaren digitalen Kamera (3) erzeugt wird, wobei zunächst für einen vorgegebenen Wiedergabemodus der Kamera (3) ein das Verhältnis einer Objektabmessung zu einer Bildabmessung angebender Bezugskalibrierungswert (21c, 21d) bestimmt und zusammen mit dem vorgegebenen Wiedergabemodus (21b) abgespeichert wird, und wobei zur Größenkalibrierung mittels Vergleich des abgespeicherten Wiedergabemodus (21b) mit dem aktuell verwendeten Wiedergabemodus (16) der Kamera (3) ein Korrekturfaktor bezüglich des Wiedergabemodus abgeleitet und aus diesem Korrekturfaktor zusammen mit dem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert (21c, 21d) der aktuelle Kalibrierungswert berechnet wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Größenkalibrierung eines von einem Objekt elektronisch erzeugten Bildes, das von einem optischen Instrument mit einer nachgeschalteten, in verschiedenen Wiedergabemodi betreibbaren digitalen Kamera erzeugt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Größenkalibrierung eines von einem Objekt elektronisch erzeugten Bildes mit einem optischen Instrument zur Abbildung des Objektes, einer dem optischen Instrument nachgeschalteten digitalen Kamera zur Darstellung des Bildes, wobei die Kamera verschiedene Wiedergabemodi besitzt, und mit Kalibrierungsmittel zur Zuordnung einer Objektabmessung zu einer ausgewählten Bildabmessung. Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer Recheneinheit.
• Zur Vermessung von abgebildeten Objektstrukturen werden einem ausgewählten Bildbereich die Abmessungen des zugehörigen Objektbereichs zugeordnet und angegeben oder angezeigt. Bei der vorausgehenden Größenkalibrierung werden beispielsweise bei einem digitalen Bild die Länge und Höhe eines Pixels der Länge und Höhe des entsprechenden Objektbereichs zugeordnet. Zur Abmessung einer Objektstruktur wird diese markiert, die Anzahl der zugehörigen Pixel ermittelt und anhand des Kalibrierungswertes die Abmessung in der Objektebene bestimmt. Dieses Verfahren wird insbesondere zur Vermessung mikroskopischer Strukturen verwendet, wobei hier beispielsweise im Falle eines Mikroskops zu jeder optischen Vergrößerung die einem Pixel entsprechende Objektgröße beispielsweise in Form einer Look-up-Tabelle hinterlegt wird. Beispielsweise beträgt die Pixelgröße (etwa in horizontaler Richtung) bei einer 10-fachen optischen Vergrößerung 1 μm, bei einer 20-fachen Vergrößerung 0,5 μm, bei einer 40-fachen Vergrößerung 0,25 μm im Objektraum und so fort. Weicht die Pixelgröße in horizontaler Richtung von derjenigen in vertikaler Richtung ab, so sind die Tabelleneinträge entsprechend zu erweitern. Zur Kalibrierung eines Bildes wird dann entsprechend der gewählten Bildaufnahmebedingungen (meist die jeweilige optische Vergrößerung) der entsprechende Listeneintrag ausgewählt, um die zugehörige Pixelgröße, d. h. den aktuellen Kalibrierungswert, zu erhalten.
• Aus der JP 60-125502 A ist ein bildgebendes System mit einem Mikroskop und einer Fernsehkamera, die das optische Bild des Mikroskops an einen Fernsehmonitor leitet und dort darstellt, bekannt. Eine auf dem Monitor erscheinende Skala mit einstellbarer Abstandseinheit entspricht einer Objektgröße. Die Vergrößerungsfaktoren von Mikroskop und Fernsehkamera werden ermittelt und daraus eine Beziehung für die Anzahl N von Pixel auf dem Monitor und der gewünschten Skaleneinheit L der Skala am Monitor hergeleitet. Die Berechnung der Pixelzahl N muss für jede Mikroskopvergrößerung und für jede Zoomstellung der Fernsehkamera erneut vorgenommen werden.
• Es sind verschiedene Methoden bekannt, um bei optischen Instrumenten mit unterschiedlich wählbaren Vergrößerungen die entsprechenden Kalibrierungswerte zu gewinnen.
• Bei einer ersten Methode, im folgenden Listenmethode, wird ein Mikrometerobjekt, beispielsweise ein Gitter mit vorgegebenen Gitterabstand, in das optische Instrument einge bracht, wobei die optische Vergrößerung des Instruments bekannt ist. Das Mikrometerobjekt wird abgebildet und das entsprechende Bild wird beispielsweise auf einem Computerbildschirm dargestellt. Auf dem Bild des Mikrometerobjekts wird nunmehr ein Abstand (beispielsweise in horizontaler Richtung) markiert und die Anzahl der Pixel innerhalb dieses Abstands ermittelt. Aus dem Verhältnis der tatsächlichen Länge des Abstandes, der bei den vorhandenen Mikrometerobjekt bekannt ist, und der Anzahl der Pixel ergibt sich nun der Kalibrierungswert für die gewählte oder vorgegebene optische Vergrößerung des Instruments.
• Im Unterschied zur nachstehend erläuterten mathematischen Methode wird bei der Listenmethode nunmehr für jede mögliche Einstellung des optischen Instruments (typischerweise für jede mögliche optische Vergrößerung) der zugehörige Kalibrierungswert berechnet und in einer Liste oder Look-up-Tabelle gespeichert. Im Gegensatz hierzu wird bei der mathematischen Methode der zu einer bestimmten optischen Vergrößerung abgespeicherte Kalibrierungswert auch für mit einer anderen optischen Vergrößerung aufgenommene Bilder verwendet, indem der gespeicherte Kalibrierungswert an Hand des Verhältnisses der Vergrößerungen (abgespeicherte Bezugsvergrößerung und aktuell verwendete Vergrößerung) modifiziert wird.
• Häufig wird dem optischen Instrument eine digitale Kamera nachgeschaltet, die das Bild des optischen Instruments weiterverarbeitet, aufzeichnet und/oder an einen Computer weiterleitet, an dessen Monitor es einem Benutzer angezeigt wird. Digitale Kameras können jedoch meist in verschiedenen Wiedergabemodi betrieben werden. Beispielsweise existiert von der Anmelderin eine digitale Kamera „DC 100" mit einem normalen Wiedergabemodus (765 × 581 Pixel) und einem interpolierten Wiedergabemodus (1.146 × 871 Pixel) oder etwa die digitale Kamera „DC 350 F" mit einem normalen Modus von 1.300 × 1.030 Pixel und einem Binning-Modus von 650 × 515 Pixel. Die genannten Größenkalibrierungsverfahren sind fehlerfrei nur dann anwendbar, wenn eine digitale Kamera in genau dem Wiedergabemodus betrieben wird, in dem die Eichung stattfand. Wird in einen anderen Modus umgeschaltet, muss eine erneute Größenkalibrierung vorgenommen werden, da aufgrund der sich ändernden Pixelzahl pro Bildbereich der bisherige Kalibrierungswert falsche Ergebnisse bei der Vermessung liefern würde.
• Üblicherweise wird daher eine Liste mit Kalibrierungswerten für jeden möglichen Kamerawiedergabemodus erzeugt und hinterlegt. Da es eine Fülle von Wiedergabemodi geben kann (beispielsweise Normal, Binning, Interpolated, Multi-Shot, ...), führt die bisherige Methode zu langen Listen, insbesondere wenn zusätzlich jede mögliche Vergrößerung des optischen Instruments berücksichtigt wird. Es hat sich herausgestellt, dass das Erzeugen der Listen (Look-up-Tabellen) sowie die Zugriffszeiten auf die Tabelleneinträge beim Vermessen eines Objektes zeitintensiv sind und zudem die Gefahr in sich bergen, dass ein falscher Kameramodus aus der Liste ausgewählt wird.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Größenkalibrierung anzugeben, mit dem die Größenvermessung von Objektbereichen möglich wird, die von einem optischen Instrument und einer nachgeschalteten digitalen Kamera mit verschiedenen Wiedergabemodi mit jeweils verschiedenen Pixelzahlen pro Bildbereich auf einem Bildanzeigegerät abgebildet werden. Die Größenkalibrierung soll für die verschiedenen Wiedergabemodi der digitalen Kamera in kurzer Zeit zuverlässige Werte liefern, die eine fehlerfreie Objektvermessung ermöglichen. Die Erfindung soll weiterhin ein entsprechendes System zur Größenkalibrierung sowie ein Computerprogramm(-produkt) hierzu zur Verfügung stellen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zunächst für einen vorgegebenen Wiedergabemodus ein Bezugskalibrierungswert bestimmt und zusammen mit dem vorgegebenen Wiedergabemodus abgespeichert wird, wobei der Bezugskalibrierungswert das Verhältnis einer (bekannten) Objektabmessung zu der entsprechenden Bildabmessung angibt, und dass nach diesem Eichvorgang zur Größenkalibrierung mittels Ver gleich des abgespeicherten Wiedergabemodus mit dem aktuell verwendeten Wiedergabemodus ein Korrekturfaktor bezüglich des Wiedergabemodus abgeleitet wird, aus dem zusammen mit dem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert der aktuelle Kalibrierungswert berechnet wird.
• Erfindungsgemäß genügt folglich die Eichung des Kamerasystems bei einem (beliebig) vorgegebenen Wiedergabemodus, wobei in der Liste dieser verwendete Wiedergabemodus abgespeichert werden muss. Wird im laufenden Betrieb eine Größenvermessung vorgenommen, so wird der aktuelle Kalibrierungswert aus den abgespeicherten Größen berechnet. Durch Vergleich des aktuellen Wiedergabemodus mit dem abgespeicherten Wiedergabemodus wird ein Korrekturfaktor abgeleitet, aus dem sich zusammen mit dem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert dann der aktuelle Kalibrierungswert ergibt.
• Der aktuelle Wiedergabemodus der Kamera kann manuell eingegeben oder automatisch ermittelt werden. Im letzteren Fall kann die für die Größenkalibrierung zuständige Software den aktuell verwendeten Kamerawiedergabemodus abfragen, oder aber die digitale Kamera übermittelt den aktuellen Wiedergabemodus an die betreffende Software.
• Die Erfindung ist bei nur einer einzigen Vergrößerungseinstellung des optischen Instruments aber auch bei verschieden wählbaren optischen Vergrößerungseinstellungen anwendbar. Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe „Vergrößerungseinstellung" oder „Vergrößerungsfaktoren" des optischen Instruments stellvertretend für die verschiedenen Einstellungen des optischen Instruments stehen. Da diese verschiedenen Einstellungen in der Regel jedoch die Vergrößerung des optischen Instruments betreffen, beschränken sich nachstehende Erläuterungen auf diesen Fall.
• In einer Ausgestaltung der Erfindung wird diese mit der Eingangs erwähnten Listenmethode kombiniert, indem für jeden Vergrößerungsfaktor des optischen Instruments jeweils ein Bezugskalibrierungswert bestimmt und abgespeichert wird. Ändert sich die Vergrößerungseinstellung des optischen Instruments, so wird in der abgespeicherten Liste der zum zugehörigen Vergrößerungsfaktor gehörige Bezugskalibrierungswert ermittelt, wobei auch der abgespeicherte Wiedergabemodus der Kamera abgefragt wird. Anschließend wird, wie bereits oben beschrieben, durch Vergleich des abgespeicherten Wiedergabemodus mit dem aktuell verwendeten Wiedergabemodus ein Korrekturfaktor bezüglich des Wiedergabemodus abgeleitet und hieraus zusammen mit dem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert der aktuelle Kalibrierungswert berechnet.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Erfindung mit der Eingangs erwähnten mathematischen Methode dadurch kombiniert, dass für einen (beliebig) vorgegebenen Vergrößerungsfaktor des optischen Instruments ein Bezugskalibrierungswert bestimmt und mit dem vorgegebenen Vergrößerungsfaktor abgespeichert wird. Erfindungsgemäß besteht der Listeneintrag dann folglich aus drei Größen, nämlich dem vorgegebenen Wiedergabemodus, dem vorgegebenen Vergrößerungsfaktor und dem entsprechenden Bezugskalibrierungswert. Die aktuelle Größenkalibrierung wird dann vorgenommen, indem der aktuell verwendete Vergrößerungsfaktor mit dem abgespeicherten Vergrößerungsfaktor verglichen und ein Korrekturfaktor für den abgespeicherten Bezugskalibrierungswert bezüglich des Vergrößerungsfaktors abgeleitet wird. Anschließend wird durch Vergleich des aktuell verwendeten Wiedergabemodus der Kamera mit dem abgespeicherten Wiedergabemodus ein Korrekturfaktor bezüglich des Wiedergabemodus abgeleitet. Aus den beiden ermittelten Korrekturfaktoren wird dann zusammen mit dem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert der aktuelle Kalibrierungswert berechnet.
• Der Bezugskalibrierungswert setzt eine bekannte Objektabmessung in Bezug zu einer Bildabmessung auf dem Bildanzeigegerät. Es ist vorteilhaft, die Bildabmessung als Anzahl der Pixel anzugeben. Sollte die Pixelgröße in horizontaler Richtung von derjenigen in vertikaler Richtung unterschiedlich sein, ist es notwendig, diese beiden Richtungen zu unterscheiden. In diesem Fall können unterschiedliche Bezugskalibrierungswerte für die horizontale und die vertikale Richtung ermittelt und abgespeichert werden oder aber aus einem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert für eine Richtung der entsprechende Bezugskalibrierungswert für die andere Richtung berechnet werden.
• Als Korrekturfaktor für den Bezugskalibrierungswert bezüglich des Wiedergabemodus wird vorteilhafterweise das Verhältnis der Anzahl der Pixel, die die digitale Kamera liefert, im vorgegebenen, abgespeicherten Wiedergabemodus zu der Anzahl der Pixel im aktuell verwendeten Wiedergabemodus innerhalb eines fest vorgegebenen Bildbereichs verwendet. In diesem Fall kann durch einfache Multiplikation des Bezugskalibrierungswertes mit dem genannten Korrekturfaktor der aktuelle Kalibrierungswert berechnet werden. In gleicher Weise kann der Korrekturfaktor bezüglich des Vergrößerungsfaktors des optischen Instruments als Verhältnis des abgespeicherten Vergrößerungsfaktors zum aktuell verwendeten Vergrößerungsfaktor angegeben werden. In diesem Fall wird der aktuelle Kalibrierungswert durch Multiplikation des abgespeicherten Bezugskalibrierungswertes mit dem Korrekturfaktor bezüglich des Wiedergabemodus sowie mit dem Korrekturfaktor bezüglich des Vergrößerungsfaktors einfach berechnet.
• Der Kameramodus kann, wie bereits oben erwähnt, zur aktuell vorzunehmenden Größenkalibrierung manuell eingegeben oder automatisch bestimmt werden. Gleiches gilt für den aktuell verwendeten Vergrößerungsfaktor des optischen Instruments.
• Ein System zur Größenkalibrierung eines von einem Objekt elektronisch erzeugten Bildes weist ein optisches Instrument zur Abbildung des Objektes, eine dem optischen Instrument nachgeschaltete digitale Kamera, die verschiedene Wiedergabemodi besitzt, zur Darstellung des Bildes, wobei eventuell ein weiteres Anzeigesystem vorhanden sein kann (beispielsweise ein Computer mit Anzeigemonitor zur weiteren Speicherung und Verarbeitung der Bilder), sowie Kalibrierungsmittel zur Zuordnung einer Objektabmessung zu einer ausgewählten Bildabmessung auf. Herkömmliche Kalibrierungsmittel werden mittels einer bekannten Objektabmessung geeicht und ordnen dann einer ausgewählten Bildabmessung die entsprechende Objektabmessung zu. Erfindungsgemäß weist das genannte System eine Speichereinheit zur Vorabspeicherung eines Bezugskalibrierungswertes auf, der das Verhältnis von Objektabmessung zu Bildabmessung bei einem vorgegebenen Wiedergabemodus der Kamera darstellt, wobei die Speichereinheit auch den zugehörigen Wiedergabemodus speichert. Weiterhin ist eine Recheneinheit zur Berechnung des aktuellen Kalibrierungswertes aus dem abgespeicherten Kalibrierungswert mittels eines Korrekturfaktors bezüglich des Wiedergabemodus vorgesehen, wobei dieser Korrekturfaktor aus dem Vergleich des aktuell verwendeten Wiedergabemodus mit dem abgespeicherten Wiedergabemodus abgeleitet wird. Die vorgeschlagene Speicher- und Recheneinheit ermöglichen somit die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Größenkalibrierung.
• Weist das oben genannte System ein optisches Instrument auf, das mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren betreibbar ist, ist mit Vorteil die Speichereinheit zur Vorabspeicherung von Bezugskalibrierungswerten für jeden möglichen Vergrößerungsfaktor des optischen Instruments ausgelegt.
• Alternativ kann in diesem Fall die Speichereinheit ausgelegt sein zur Vorabspeicherung eines ersten Bezugskalibrierungswertes für einen vorgegebenen Vergrößerungsfaktor des optischen Instruments sowie zur Speicherung dieses Vergrößerungsfaktors und die Recheneinheit ausgelegt sein zur Berechnung eines Korrekturfaktors bezüglich des Vergrößerungsfaktors, wobei dieser Korrekturfaktor durch Vergleich des aktuellen Vergrößerungsfaktors mit dem abgespeicherten Vergrößerungsfaktor bestimmt wird, wobei dieser Korrekturfaktor neben dem Korrekturfaktor bezüglich des Wiedergabemodus als weiterer Korrekturfaktor bei der Berechnung des aktuellen Kalibrierungswertes berücksichtigt wird.
• Das optische Instrument besteht aus einem Mikroskop oder einem Makroskop, insbesondere mit einstellbarer optischer Vergrößerung (beispielsweise auch mit einem Vergrößerungswechsler wie einem Zoom).
• Es ist vorteilhaft, Mittel vorzusehen, die den aktuell verwendeten Wiedergabemodus und/oder Vergrößerungsfaktor an die Recheneinheit des Systems übermitteln oder eine Abfrage der Recheneinheit nach dem aktuell verwendeten Wiedergabemodus und/oder Vergrößerungsfaktor ermöglichen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich zweckmäßigerweise mittels eines Computerprogramms durchführen, das auf einer geeigneten Rechnereinheit ausgeführt wird. Im einfachsten Falle lassen sich die notwendigen Berechnungen auf die Rechenoperationen Division und Multiplikation beschränken. Sinnvollerweise wird das Computerprogramm auf der erwähnten Recheneinheit des erfindungsgemäßen System ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf geeigneten Datenträgern, wie EEPROMs, Flash-Memories, aber auch auf CD-ROMs, Disketten oder Festplattenlaufwerken gespeichert sein. Das Computerprogramm greift auf die gespeicherten Daten, nämlich den abgespeicherten Wiedergabemodus und den entsprechend abgespeicherten Bezugskalibrierungswert, zu, ermittelt den aktuellen Wiedergabemodus der Kamera und berechnet anschließend hieraus den aktuellen Kalibrierungswert. In der bereist beschriebenen Weise kann das Computerprogramm zusätzlich verschiedene Vergrößerungsfaktoren des optischen Instruments berücksichtigen.
• Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnungen die Erfindung und deren Vorteile näher erläutern.
• 1 zeigt schematisch ein System zur Bildaufnahme sowie zur Größenkalibrierung und Bildanalyse (1a) sowie beispielhaft den Vorgang zur Vermessung von Objektstrukturen gemäß Stand der Technik (1b),
• 2 zeigt in schematischer Darstellung ein System zur Bildaufnahme sowie zur Größenkalibrierung und Bildanalyse gemäß Erfindung (2a) sowie den ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Größenkalibrierung (2b) und
• 3 zeigt den zweiten Schritt der erfindungsgemäßen Größenkalibrierung zur Bildanalyse und Größenvermessung.
• 1a zeigt schematisch ein System zur Größenkalibrierung von Bildbereichen eines von einem Objekt elektronisch erzeugten Bildes, das in diesem Ausführungsbeispiel auf dem Monitor 2 eines Computers 4 dargestellt wird. Das System weist weiterhin ein optisches Instrument, hier ein Mikroskop 1 zur Abbildung des Objektes auf sowie eine nachgeschaltete digitale Kamera 3. Die Kamera 3 liefert Einzelbilder oder Bildsequenzen an den Computer 4, der diese Bilder zwischenspeichert, um sie auf dem Monitor 2 darzustellen. Der Computer 4 kann in üblicher Weise zur Speicherung und/oder Verarbeitung der Bilder verwendet werden. Das dargestellte System dient zur Darstellung und Vermessung von Objektstrukturen, die nur mit Hilfe eines Mikroskops erkennbar werden.
• In 1b ist das Beispiel einer Bildanalyse durch Größenvermessung dargestellt. Den Bildern 11 und 12 wird hierzu in diesem Beispiel eine Skala 13 durch Einblenden überlagert, die die Größenverhältnisse im Objektraum, d. h. auf dem Objekt selbst angeben. Häufig wird zur aktuellen Größenvermessung mittels eines Zeigeinstruments (Maus) die zu vermessende Objektstruktur markiert und anschließend das Ergebnis der Größenvermessung angezeigt. Die Bilder 11 und 12 sind den ursprünglichen Bildern 8 bzw. 9 zugeordnet, wobei diese in verschiedenen Wiedergabemodi der Kamera 3 aufgenommen sind. So ist beispielsweise das Bild 8 im Wiedergabemodus 764 × 581 Pixel, das Bild 9 im Modus 1.146 × 871 Pixel aufgenommen. Um die Messung fehlerfrei durchführen zu können, muss entsprechend dem Wiedergabemodus der Kamera 3 der Kalibrierungswert angepasst werden. Dies ist in diesem Beispiel ersichtlich an der sich ändernden Größe der Skala 13.
• In vorliegendem Beispiel besitzt die Kamera 3 zwei verschiedene Wiedergabemodi, das Mikroskop besitzt verschiedene optische Vergrößerungseinstellungen (10x, 20x, 40x, 50x, 100x, ...). Bisher musste nun zu jedem Vergrößerungsfaktor sowie zu jedem Wiedergabemodus der Kamera 3 der entspre chende Kalibrierungswert (oder Skalierungsfaktor) einer Tabelle 10 entnommen werden. Die Kalibrierungswerte werden üblicherweise durch Abbildung eines Mikrometerobjektes bekannter Abmessungen und anschließende Zuordnung einer bekannten Objektabmessung zur entsprechenden Bildabmessung erhalten. Dieses Eichverfahren ist somit für jeden Wiedergabemodus und für jede optische Vergrößerung durchzuführen, was sich aufwendig gestaltet. Weiterhin muss bei der Bildanalyse eine große Tabelle 10 durchgesucht werden, um den richtigen Kalibrierungswert/Skalierungsfaktor zu erhalten. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig und es besteht die Möglichkeit des Zugriffs auf falsche Tabelleneinträge.
• 2 zeigt nunmehr ein erfindungsgemäßes System zur Größenkalibrierung und Bildanalyse, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Systemelemente hindeuten. Der Computer 4 des erfindungsgemäßen Systems weist eine Speichereinheit zur Vorabspeicherung eines Bezugskalibrierungswertes 21c und dessen Einheit 21d (siehe 2b), der das Verhältnis von Objektabmessung zu Bildabmessung bei einem vorgegebenen Wiedergabemodus 21b der Kamera 3 darstellt, sowie zur Speicherung des zugehörigen Wiedergabemodus 21b auf. Diese Speicherung kann in Form einer in 2b dargestellten Tabelle 21 erfolgen. Weiterhin weist das erfindungsgemäße System eine Recheneinheit zur Berechnung des aktuellen Kalibrierungswertes aus dem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert 21c, 21d auf.
• Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Kamera 3 besitzt verschiedene Wiedergabemodi 21b, die in der Tabelle 21 mit „normal", „interpolated", „Binning" bezeichnet sind. Das verwendete Mikroskop 1 kann in verschiedenen optischen Vergrößerungseinstellungen betrieben werden, die in der Tabelle 21 in der Spalte 21a wiedergegeben sind. Die Speichereinheit des erfindungsgemäßen Systems ist nun so ausge legt, dass jeweils ein Bezugskalibrierungswert 21c, 21d zu einem vorgegebenen Wiedergabemodus 21b und einem vorgegebenen Vergrößerungsfaktor 21a in Form einer Tabelle 21 gespeichert wird. Dieser erste Schritt (Eichung) des Kalibrierungsverfahrens erfolgt beispielsweise in herkömmlicher Weise mittels eines Mikrometerobjektes bekannter Abmessung. Erfindungsgemäß wird nun jedoch der Wiedergabemodus 21b der Kamera 3 miterfasst und abgespeichert. Hierzu liefert die Kamera 3 das digitale Bild 15 sowie den jeweiligen Wiedergabemodus 16, während das Mikroskop 1 den Vergrößerungsfaktor 17 als Information weitergibt. Bei quadratischen, d. h. in Höhe und Länge gleich großen Pixel wird nun auf dem digitalen Bild 15 eine Objektstrecke bekannter Abmessung markiert, die Anzahl der zugehörigen Pixel der digitalen Kamera erfasst und der entsprechende Bezugskalibrierungswert berechnet. Dieser im Schritt 18 berechnete Wert gibt beispielsweise die einer Pixelbreite/-höhe entsprechende Größe im Objektraum an. Das Ergebnis des Schrittes 18 ist die dargestellte Tabelle 21. In diesem Beispiel ist zu jedem Vergrößerungsfaktor 21a und einem bestimmten Kamerawiedergabemodus 21b ein Bezugskalibrierungswert aufgeführt, der sich in einer numerischen Größe 21c und der zugehörigen Einheit 21d aufteilt.
• Unter Bezugnahme auf 3 wird nun der Vorgang der Größenvermessung bei einer Bildanalyse beschrieben.
• Die digitale Kamera 3 liefert hierzu neben dem digitalen Bild 15 auch die Information zum aktuellen Wiedergabemodus 16. Das Mikroskop 1 liefert die Information über den aktuellen Vergrößerungsfaktor 17. Diese Informationen können entweder aktiv an die Recheneinheit des Systems gegeben werden, oder sie werden von dieser Recheneinheit abgefragt. Im Schritt 22 erfolgt an Hand der Information über die optische Vergrößerung die Wahl der entsprechenden Zeile in Tabelle 21, in der der betreffende Vergrößerungsfaktor 21a enthalten ist. Im Schritt 23 wird der gespeicherte Wiedergabemodus 21b der Kamera 3 abgefragt und mit dem aktuell verwendeten Wiedergabemodus 16 der Kamera 3 verglichen. Gleichzeitig wird der gespeicherte Bezugskalibrierungswert 21c, 21d aus der betreffenden Zeile der Tabelle 21 gelesen. Durch Vergleich des gespeicherten Wiedergabemodus 21b mit dem aktuell verwendeten Wiedergabemodus 16 wird ein Korrekturfaktor berechnet, aus dem sich der aktuelle richtige Kalibrierungswert ergibt.
• Die Berechnung des Korrekturfaktors geschieht in einfacher Weise dadurch, dass das Verhältnis der Anzahl der Pixel im abgespeicherten Wiedergabemodus 21b zu der Anzahl der Pixel im aktuell verwendeten Wiedergabemodus 16 bezogen auf einen vorgegebenen Bildbereich gebildet wird. Mit diesem Korrekturfaktor wird dann der abgespeicherte Bezugskalibrierungswert 21c, 21d multipliziert, um den aktuellen Kalibrierungswert zu erhalten.
• Zur Größenvermessung einer Objektstruktur wird anschließend ein bestimmter Bereich auf dem Bildschirm 2 markiert und mittels des ermittelten Kalibrierungswertes die Größe des markierten Bereichs berechnet und gegebenenfalls angezeigt (Schritt 24). Daneben oder zusätzlich kann auch eine Skala 13, wie in Bild 1b dargestellt, eingeblendet werden.
• Die vorliegende Erfindung erlaubt eine fehlerfreie Größenvermessung bei der Aufnahme von Bildern mittels einer digitalen Kamera, die verschiedene Wiedergabemodi besitzt. Der benötigte Speicherbedarf kann gering gehalten werden, wodurch sowohl die Erstellung der abzuspeichernden Daten als auch der Zugriff auf die gespeicherten Daten wenig Zeit in Anspruch nehmen. Gleichzeitig wird die Zuverlässigkeit bei der Bildanalyse erhöht.

1

optisches Instrument/Mikroskop

2

Monitor

3

digitale Kamera

4

Computer

8

im ersten Kamerawiedergabemodus erzeugtes Bild

9

im zweiten Kamerawiedergabemodus erzeugtes Bild

10

Tabelle mit Kalibrierungswerten

11

Bild 8 nach Größenkalibrierung

12

Bild 9 nach Größenkalibrierung

13

Skala

15

digitales Bild

16

aktuell verwendeter Wiedergabemodus

17

Vergrößerungsfaktor des Mikroskops

18

Schritt zur Ermittlung der Referenzgrößen

21

Tabelle

21a

gespeicherter Vergrößerungsfaktor des Mikroskops

21b

gespeicherter Wiedergabemodus der Kamera

21c

Bezugskalibrierungswert (numerische Größe)

21d

Einheit des Bezugskalibrierungswertes

22

Schritt der Wahl aus der Referenzliste

23

Schritt der Berechnung des aktuellen Kalibrierungswer

tes

24

Schritt der Größenkalibrierung des Bildes

Claims (16)

1. Verfahren zur Größenkalibrierung eines von einem Objekt elektronisch erzeugten Bildes (8, 9), das von einem optischen Instrument (1) mit einer nachgeschalteten, in verschiedenen Wiedergabemodi mit jeweils verschiedenen Pixelzahlen pro Bildbereich betreibbaren digitalen Kamera (3) erzeugt wird, wobei zunächst für einen vorgegebenen Wiedergabemodus der Kamera (3) ein das Verhältnis einer Objektabmessung zu einer Bildabmessung angebender Bezugskalibrierungswert (21c, 21d) bestimmt und zusammen mit dem vorgegebenen Wiedergabemodus (21b) abgespeichert wird, und wobei zur Größenkalibrierung mittels Vergleich des abgespeicherten Wiedergabemodus (21b) mit dem aktuell verwendeten Wiedergabemodus (16) der Kamera (3) ein Korrekturfaktor bezüglich des Wiedergabemodus abgeleitet und aus diesem Korrekturfaktor zusammen mit dem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert (21c, 21d) der aktuelle Kalibrierungswert berechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 mit einem optischen Instrument (1), das mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Vergrößerungsfaktor des optischen Instruments jeweils ein Bezugskalibrierungswert bestimmt und abgespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 mit einem optischen Instrument (1), das mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass für einen vorgegebenen Vergrößerungsfaktor des optischen Instruments der Bezugskalibrierungswert (21c, 21d) bestimmt und mit dem vorgegebenen Vergrößerungsfaktor (21a) abgespeichert wird, und dass durch Vergleich des aktuell verwendeten Vergrößerungsfaktors (17) mit dem abgespeicherten Vergrößerungsfaktor (21a) ein Korrekturfaktor für den Bezugskalibrierungswert (21c, 21d) bezüglich des Vergrößerungsfaktors abgeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Bildabmessung die Anzahl der Pixel der digitalen Kamera (3) in einer Richtung, insbesondere in horizontaler oder vertikaler Richtung, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Korrekturfaktor für den Bezugskalibrierungswert bezüglich des Wiedergabemodus das Verhältnis der Anzahl der Pixel im vorgegebenen, abgespeicherten Wiedergabemodus (21b) zu der Anzahl der Pixel im aktuell verwendeten Wiedergabemodus (16) innerhalb eines fest vorgegebenen Bildbereichs verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als optisches Instrument (1) ein Mikroskop oder ein Makroskop verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Größenkalibrierung der aktuell verwendete Kameramodus (16) manuell eingegeben oder automatisch bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuell verwendete Vergrößerungsfaktor (17) manuell eingegeben oder automatisch bestimmt wird.
9. System zur Größenkalibrierung eines von einem Objekt elektronisch erzeugten Bildes (8, 9) mit einem optischen Instrument (1) zur Abbildung des Objektes, einer dem optischen Instrument (1) nachgeschalteten digitalen Kamera (3) zur Darstellung des Bildes, wobei die Kamera (3) verschiedene Wiedergabemodi mit jeweils verschiedenen Pixelzahlen pro Bildbereich besitzt, mit Kalibrierungsmittel zur Zuordnung einer Objektabmessung zu einer ausgewählten Bildabmessung, und mit einer Speichereinheit zur Vorabspeicherung eines Bezugskalibrierungswertes (21c, 21d), der das Verhältnis von Objektabmessung zu Bildabmessung bei einem vorgegebenen Wiedergabemodus (21b) der Kamera (3) darstellt, sowie zur Speicherung des zugehörigen Wiedergabemodus (21b) und mit einer Recheneinheit zur Berechnung des aktuellen Kalibrierungswertes (21c, 21d) aus dem abgespeicherten Bezugskalibrierungswert mittels eines Korrekturfaktors bezüglich des Wiedergabemodus (16), wobei dieser Korrekturfaktor aus dem Vergleich des aktuell verwendeten Wiedergabemodus (16) mit dem abgespeicherten Wiedergabemodus (21b) abgeleitet wird.
10. System nach Anspruch 9 mit einem optischen Instrument (1), das mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit zur Vorabspeicherung von Bezugskalibrierungswerten für jeden möglichen Vergrößerungsfaktor des optischen Instruments ausgelegt ist.
11. System nach Anspruch 9 mit einem optischen Instrument (1), das mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit ausgelegt ist zur Vorabspeicherung eines Bezugskalibrierungswertes (21c, 21d) für einen vorgegebenen Vergrößerungsfaktor (21a) des optischen Instruments (1) sowie zur Speicherung dieses Vergrößerungsfaktors (21a), und dass die Re cheneinheit ausgelegt ist zur Berechnung eines Korrekturfaktors bezüglich des Vergrößerungsfaktors, wobei dieser Korrekturfaktor durch Vergleich des aktuellen Vergrößerungsfaktors (17) mit dem abgespeicherten Vergrößerungsfaktor (21a) bestimmt und bei der Berechnung des aktuellen Kalibrierungswertes als weiterer Korrekturfaktor berücksichtigt wird.
12. System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Instrument (1) ein Mikroskop oder ein Makroskop ist.
13. System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die den aktuell verwendeten Wiedergabemodus (16) der Kamera (3) an die Recheneinheit übermitteln oder die Abfrage des aktuell verwendeten Wiedergabemodus (16) durch die Recheneinheit ermöglichen.
14. System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die den aktuell verwendeten Vergrößerungsfaktor (17) des optischen Instruments (1) an die Recheneinheit übermitteln oder eine Abfrage der Recheneinheit nach dem aktuell verwendeten Vergrößerungsfaktor (17) ermöglichen.
15. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere der Recheneinheit in einem System gemäß Anspruch 9, ausgeführt wird.
16. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere der Recheneinheit in einem System nach Anspruch 9, ausgeführt wird.