DE19632637A1 - Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildstapel für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildstapel für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen

Info

Publication number
DE19632637A1
DE19632637A1 DE19632637A DE19632637A DE19632637A1 DE 19632637 A1 DE19632637 A1 DE 19632637A1 DE 19632637 A DE19632637 A DE 19632637A DE 19632637 A DE19632637 A DE 19632637A DE 19632637 A1 DE19632637 A1 DE 19632637A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sectional image
stack
parallactic
series
image stack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19632637A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19632637C2 (de
Inventor
Michael Schwertner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19632637A priority Critical patent/DE19632637C2/de
Publication of DE19632637A1 publication Critical patent/DE19632637A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19632637C2 publication Critical patent/DE19632637C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G02B21/20—Binocular arrangements
    • G02B21/22—Stereoscopic arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/52—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels the 3D volume being constructed from a stack or sequence of 2D planes, e.g. depth sampling systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung parallak­ tischer Schnittbildstapel, für die hochauflösende Stereomi­ kroskopie gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 5.
In der Patentanmeldung 195 04 108.9 ist ein Verfahren vorge­ schlagen, welches unter Verzicht auf eine reale dreidimensio­ nale Abbildung die stereoskopische Darstellung mikroskopi­ scher Objekte durch nichtlineare Schärfentiefenerweiterung zweier parallaktischer Schnittbildstapel, die ein Schnitt­ bildstapelpaar bilden, ermöglicht, indem aus diesen Schnitt­ bildstapel zwei schärfentiefenerweiterte Abbildungen erzeugt werden, die ein Stereobildpaar bilden, durch dessen Betrach­ tung das mikroskopische Objekt räumlich gesehen werden kann.
Dort wurde weiterhin eine Möglichkeit zur objektseitigen Ge­ nerierung parallaktischer Schnittbildserien angegeben, welche auf direkte Weise mit Hilfe eines auf dem Mikroskoptisch an­ geordneten Kippadapters erfolgt. Diese Art der Generierung parallaktischer Bildserien hat mehrere Nachteile:
Die technische Realisierung einer in x-y-Richtung unabhängi­ gen Objektführung ist schwierig.
Weiterhin müssen verfahrenstechnische Kompensationsmöglich­ keiten für auftretende Toleranzen in der Objektglasdicke und der Dicke des Einbettungsmediums vorgesehen sein, um unter­ schiedliche Lagen des mikroskopischen Objektes in Bezug auf die Drehachse des Kippadapters auszugleichen.
Schließlich ist die Darstellung stark doppelbrechender Ob­ jekte nur sehr eingeschränkt möglich, da durch die Änderung der Orientierung des mikroskopischen Objektes relativ zur op­ tischen Achse des Mikroskopes Polarisationsänderungen die parallaktische Information der Abbildung verfälschen.
Ein Teil dieser Nachteile kann durch eine weitere Form der direkten Bildgenerierung im abbildungsseitigen Strahlengang des Mikroskopes vermieden werden, welche in der Patentanmel­ dung PCT/EP 96/00533 vorgeschlagen wurde. Die Aufnahme der parallaktische Schnittbildserien wird dort durch alternie­ rende Neigung des Mikroskopobjektives relativ zur optischen Achse des Mikroskopes in Verbindung mit einer optischen Bau­ gruppe zur Strahlkorrektur erreicht. Diese Anordnung verlangt eine erhebliche Modifikation des Mikroskopes, ermöglicht je­ doch die Vereinfachung der Objektführung und erfordert keine zusätzlichen Kompensationsmöglichkeiten der Objektglasdicke.
Ein weiterer erheblicher Nachteil der o. g. Verfahren der di­ rekten Erzeugung parallaktischer Schnittbildserien besteht darin, daß der Scannvorgang zweimal wiederholt werden muß. Insbesondere bei Aufnahmen von Schnittbildserien unter schwa­ chen Lichtverhältnissen, wie zum Beispiel bei der Fluores­ zensmikroskopie, entsteht durch die Verdopplung der an sich schon langen Objektscannzeit eine deutlich höhere Belastung des mikroskopischen Objektes (Ausbleichen durch Anregungs­ licht).
Ähnlich liegen die Verhältnisse, wenn während des Scannvor­ ganges zusätzliche Operationen zur Bildverbesserung, wie zum Beispiel Mehrfachbelichtungen zur Erweiterung des Dynamikum­ fanges angewendet werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeu­ gung parallaktischer Schnittbildstapel für die hochauflösende Stereomikroskopie anzugeben, welches ohne mechanisch bewegte Komponenten und den damit verbundenen Nachteilen auskommt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine indirekte Bild­ generierung gelöst, bei der die Erzeugung der beiden par­ allaktischen Schnittbildstapel durch Extraktion aus einem einzigen Ausgangs-Schnittbildstapel durch geometrische Trans­ formation erfolgt.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die Generierung parallaktischer Schnittbildserien ohne zusätzliche Modifikation des Mikroskopes möglich ist. Dadurch bleibt die bisher übliche Technik der Objektführung erhalten. Weiterhin reduziert sich die Zeit zur Objektscannung im Ver­ gleich zu direkten Bildgenerierungsverfahren wodurch sich insgesamt kürzere Durchlaufzeiten für den Gesamtprozeß der stereoskopischen Objektdarstellung ergeben. Dieser Zeitvor­ teil fällt insbesondere bei Anwendungen mit geringem Licht, wie zum Beispiel der Fluoreszensmikroskopie, ins Gewicht, da hier die Objektscannzeit wegen der langen Belichtungszeiten pro Schnittbildebene im Vergleich zur Prozeßrechenzeit beson­ ders groß ist. Zusätzlich ist auch die Darstellung stark dop­ pelbrechender Objekte ohne Schwierigkeiten möglich.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an einem Ausführungsbeispiel und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung zur Erzeugung von Schnittbildstapeln;
Fig. 2 ein Schnittbild;
Fig. 3 einen nicht normierten Schnittbildstapel;
Fig. 4 ein Ausgangs-Schnittbildstapel nach erfolgter Normierung; und
Fig. 5-9 Prinzipien der Extraktion eines linken und rechten parallaktischen Schnittbildstapels.
Zur Erzeugung der beiden parallaktische Schnittbildstapel wird ein Ausgangs-Schnittbildstapel benötigt. Dieser entsteht entsprechend Fig. 1, indem der Schärfentiefe-Bereich δz des Mikroskop-Objektives in diskreten Schritten Δz entlang der optischen Achse A des Mikroskopes durch das mikroskopische Objekt O geführt wird und in diskreten Fokuspositionen ein Schnittbild aufgenommen wird. Dabei entsteht eine Serie opti­ scher 2D-Abbildungen des mikroskopischen Objektes, welche in digitaler Form die Schnittbilder des Ausgangs-Schnittbild­ stapels bilden.
Die Fokusschrittweite Δz (im Objektraum bei der Aufnahme des Schnittbildstapels) ist kleiner oder gleich der beugungsbe­ grenzten Schärfentiefe dz des optisch abbildenden Systems. Die Anzahl Nmax der Schnittbildebenen wird so gewählt, daß die gesamte Raumtiefe des interessierenden mikroskopischen Objektes lückenlos erfaßt wird.
Dieser oben genannte Ausgangs-Schnittbildstapel besteht aus einer Anzahl von Nmax Schnittbildern, die jeweils in x-Rich­ tung eine Auflösung von Xmax und in y-Richtung eine Auflösung von Ymax Pixeln besitzen (siehe Fig. 2).
Der Ausdruck P(x; y; n) bezeichnet den Pixel mit den Koor­ dinaten (x; y) innerhalb des Schnittbildes Nummer n des Aus­ gangs-Schnittbildstapels, wobei für das unterste Schnittbild n = 0 und für das oberste Schnittbild n = Nmax -1 gilt (siehe Fig. 3).
Vor der eigentlichen Extraktion der beiden parallaktischen Schnittbildstapel muß der Schnittbildstapel normiert werden. Diese Normierung hat zum Ziel, eine Art Datenwürfel vom auf­ genommenen Objekt zu erhalten, der in x-y- und in z-Richtung den gleichen pixelbezogenen Abbildungsmaßstab in Bezug auf das abgetastete Objekt hat und damit entsprechende Winkelbe­ ziehungen der Objektpunkte innerhalb des Ausgangsschnittbild­ stapels verzerrungsfrei wiedergibt. Dies wird durch Festle­ gung des jeweiligen Schnittbildabstandes Δz* der einzelnen Schnittbilder im normierten Ausgangs-Schnittbildstapel er­ reicht.
Für diese Normierung wird folgendes vorausgesetzt : Das op­ tisch abbildende System besitzt in x- und in y-Richtung den gleichen Abbildungsmaßstab. Die Breite des Gesichtsfeldes wurde vollständig in die Xmax Pixel der einzelnen Teilbilder des Ausgangsschnittbildstapels abgebildet. Das Gesichtsfeld, welches in der Abbildung eine Breite von Xmax Pixeln hat, be­ sitzt im Objektraum die Breite Δx.
Beim Abtasten des Objektraumes wurde die Fokusschrittweite Dz (gemessen im Objektraum) gewählt.
Unter diesen Voraussetzungen gilt für den normierten Schnitt­ bildabstand Δz* in Pixeln:
Bei der Normierung des Ausgangs-Schnittbildstapels bekommt also jedes Schnittbild des nicht normierten Ausgangs-Schnitt­ bildstapels zusätzlich zur Bildnummer n die Höhe
z* = n(Δz*) bzw.
z* = n(Δz)(Xmax′)/(Δx)
zugewiesen. Dabei gibt n, wie schon erwähnt, die Nummer bzw. die Position des Schnittbildes im nicht normierten Ausgangs-Schnitt­ bildstapel an (0 n Nmax-1).
Das Ergebnis dieser Normierung ist der normierte Ausgangs-Schnitt­ bildstapel (siehe Fig. 4). Alle Schnittbilder liegen hier parallel zur x-y-Ebene in jeweils einer diskreten Höhe z*. Alle Pixel der verschiedenen Teilbilder mit gleichen x-y-Ko­ ordinaten liegen auf einer Geraden parallel zur z-Achse, die Bildkanten sind parallel zur x- bzw. y-Achse. Als Mittel­ achse wird eine Parallele zur z-Achse bezeichnet, die alle Teilbilder des normierten Ausgangs-Schnittbildstapels in ih­ rem Bildmittelpunkt schneidet, der als Schnittpunkt der bei­ den Bilddiagonalen des jeweiligen Schnittbildes definiert ist. Der normierte Ausgangs-Schnittbildstapel und dessen Mit­ telachse sind in Fig. 4 abgebildet.
Die Extraktion des linken und des rechten parallaktischen Schnittbildstapels aus dem normierten Ausgangs-Schnittbild­ stapel wird nun folgendermaßen realisiert (siehe Fig. 5): Es wird ein Extraktionspunkt L festgelegt, der im x-y-z-Koor­ dinatensystem über dem obersten Schnittbild des normierten Ausgangs-Schnittbildstapels liegt (Höhe z* < (Δ*) (Nmax-1)) und die gleiche y- Koordinate wie die Mittelachse besitzt. Der Schnittpunkt der Mittelachse mit dem untersten Schnitt­ bild des normierten Ausgangs-Schnittbildstapels (Höhe z* = 0) wird Fußpunkt F genannt. Die Strecke LF und die Mittelachse schließen den Extraktions-Teilwinkel θL ein.
Nun beginnt die Extraktion des linken parallaktischen Schnittbildstapels aus dem normierten Ausgangs-Schnittbild­ stapel.
PL(x; y; n) bezeichnet den Pixel mit den Koordinaten (x; y) innerhalb des Schnittbildes Nummer n des linken parallak­ tischen Schnittbildstapels.
Als unterstes Teilbild des linken parallaktischen Schnitt­ bildstapels wird das unterste Teilbild des normierten Aus­ gangs-Schnittbildstapels unverändert verwendet. Für die ande­ ren Schnittbilder geht man wie folgt vor:
Entsprechend Fig. 6 erhält man den Pixel PL(x; y; n), indem man den Extraktionspunkt L mit dem Pixel mit den Koordinaten (x; y) des untersten Schnittbildes ( n = 0; z* = 0) des normierten Ausgangs-Schnittbildstapels durch einen gedachten Strahl, den Extraktionsstrahl, verbindet.
Als Pixel PL(x; y; n) des linken parallaktischen Schnitt­ bildstapels wird derjenige Pixel verwendet, den dieser Ex­ traktionsstrahl im Schnittbild Nummer n des normierten Aus­ gangs-Schnittbildstapels in der Höhe z * = n(Δz) (Xmax)/(Δx) schneidet.
Der Pixel PL(x; y; n) kann auch durch Interpolation der an den Schnittpunkt angrenzenden Pixel des Schnittbildes Nummer n des Ausgangs-Schnittbildstapels gewonnen werden.
Das Schnittbild Nummer n des linken parallaktischen Schnitt­ bildstapels enthält nur Bildinformationen aus dem Schnittbild Nummer n des normierten Ausgangs-Schnittbildstapels.
Der rechte parallaktische Schnittbildstapel wird analog zum linken parallaktischen Schnittbildstapel aus dem normierten Ausgangs-Schnittbildstapel gewonnen, indem anstelle des Ex­ traktionspunktes L einen Extraktionspunkt R definiert wird. Der Extraktionspunkt R hat den gleichen Abstand vom Fußpunkt F wie der Extraktionspunkt L. Die Mittelachse und die Extrak­ tionspunkte L und R liegen in einer Ebene. Der Winkel zwischen der Strecke RF und der Mittelachse wird als Extrak­ tions-Teilwinkel θR bezeichnet. Die Summe der Extraktions-Teil­ winkel θL und θR entspricht dem parallaktischen Winkel für stereoskopisches Sehen.
Die gesamte Prozedur wird nun mit R als Extraktionspunkt und θR als Extraktions-Teilwinkel wiederholt und führt so zum rechten parallaktischen Schnittbildstapel. Der rechte und der linke parallaktische Schnittbildstapel bilden ein parallakti­ sches Schnittbildstapelpaar, aus dem durch nichtlineare Schärfentiefenerweiterung ein Stereobildpaar mit erweiterter stereoskopischer Raumtiefe gebildet werden kann.
Das hier beschriebene Extraktionsverfahren ähnelt einer Zen­ tralprojektion, mit dem Unterschied, daß die Pixel entlang der Projektionsstrahlen nicht projiziert, sondern extrahiert und den entsprechenden Teilbildern des zu erzeugenden parallaktischen Schnittbildstapels zugewiesen werden. Es sind auch andere Extraktionsverfahren möglich, die zum Beispiel einer Parallelprojektion ähneln.
Ziel der Extraktionsverfahren ist es, aus dem Ausgangs-Schnitt­ bildstapel zwei parallaktische Schnittbildstapel zu erzeugen.
Um eine zusätzliche Beschleunigung der Generierung der beiden parallktischen Schnittbildstapel zu erreichen, wird weiterhin erfindungsgemäß folgende Vorgehensweise vorgeschlagen:
Der Ausgangsbildstapel selbst wird als Teilstapel eines par­ allaktischen Schnittbildstapel-Paares verwendet und nur ein zusätzlicher Schnittbildstapel aus dem Ausgangsschnittbild­ stapel extrahiert. Dieser extrahierte Schnittbildstapel muß in bezug auf den Ausgangs-Schnittbildstapel eine parallakti­ sche Projektionsrichtung besitzen. Das Ergebnis sind dann zwei zueinander parallaktische Schnittbildstapel, von denen nur einer durch Extraktion gewonnen wurde, wodurch sich die Gesamtzeit der Bildgenerierung verkürzt.
Das folgende Ausführungsbeispiel soll die Generierung eines parallaktischen Schnittbildstapelpaares durch Extraktion nur eines weiteren Schnittbildstapels aus dem Ausgangs-Schnitt­ bildstapel erläutern.
Es wird ein normierter Ausgangs-Schnittbildstapel wie im obi­ gen Ausführungsbeispiel vorausgesetzt (siehe Fig. 4).
Da der normierte Ausgangs-Schnittbildstapel als Teilbildsta­ pel eines parallaktischen Schnittbildstapelpaares verwendet werden soll, muß der zusätzlich extrahierte Schnittbildstapel ähnliche Eigenschaften wie der normierte Ausgangs-Schnitt­ bildstapel besitzen. Als besonders schnelle und einfache Me­ thode zur Generierung des zweiten, parallaktischen Schnitt­ bildstapels wird eine "Parallelextraktion" vorgeschlagen, die einer Parallelprojektion ähnelt.
Dies kann wie folgt geschehen:
Entsprechend Fig. 7 wird ein Extraktions-Hilfsstrahl defi­ niert, der im normierten Ausgangs-Schnittbildstapel durch den Punkt F verläuft und mit der Mittelachse den Extraktionswin­ kel θ einschließt, der dem parallaktischen Winkel für stereo­ skopisches Sehen entspricht. Die Mittelachse und der Extrak­ tions-Hilfsstrahl liegen in der x-z-Ebene.
PE(x; y; n) bezeichnet den Pixel mit den Koordinaten (x; y) innerhalb des Schnittbildes Nummer n, des aus dem normier­ ten Ausgangsschnittbildstapel noch zu extrahierenden Schnitt­ bildstapels, dessen Generierung nun erläutert werden soll.
Man erhält den Pixel PE(x; y; n), indem man den Extrakti­ ons-Hilfsstrahl derart parallel verschiebt, daß er den Pixel mit den Koordinaten (x y) des untersten Schnittbildes des normierten Ausgangs-Schnittbildstapels (n = 0; z* = 0) schneidet. Der Schnittpunkt des parallel verschobenen Extraktions-Hilfs­ strahls mit dem Schnittbild Nummer n des normierten Ausgangs-Schnitt­ bildstapels in der Höhe z * = n(Δz) (Xmax′)/(Δx) wird mit U bezeichnet (siehe Fig. 8).
Als Pixel PE(x; y; n) wird nun derjenige Pixel des Schnitt­ bildes Nummer n des normierten Ausgangs-Schnittbildstapels verwendet, in welchen der Schnittpunkt U fällt.
Weiterhin ist die Gewinnung der Bilddaten des Pixels PE(x; y; n) auch durch Interpolation der an den Schnittpunkt U angren­ zenden Pixel innerhalb des Schnittbildes Nummer n des nor­ mierten Ausgangs-Schnittbildstapels möglich.
Falls der parallel verschobene Extraktions-Hilfsstrahl durch den Pixel mit den Koordinaten (x; y) des Schnittbildes Num­ mer 0 des normierten Ausgangs-Schnittbildstapels nicht alle Schnittbilder des Stapels schneidet, sollten alle Pixel PE(x; y; n) mit 0 < = n < = Nmax-1 den Wert schwarz zugewiesen be­ kommen. Dies ist vorteilhaft, da sonst in den Randgebieten des durch Extraktion erzeugten, parallaktischen Schnittbild­ stapels die Ebenenzahl geringer als in den Kerngebieten des Stapels wäre, und diese inhomogene Bildstapelstruktur bei der weiteren Verarbeitung schwieriger zu handhaben ist als diese "homogenisierte Form".
Die Rand- und Kerngebiete des normierten Ausgangs-Schnitt­ bildstapels bei der Extraktion veranschaulicht Fig. 9.
Oft ist es wünschenswert, die räumliche Gestalt eines Objek­ tes durch eine Animation auf dem Computer anschaulicher dar­ zustellen. Für solch eine Animation werden jedoch die räumli­ chen Bilddaten des Objektes (meist in Form von Mengen diskre­ ter Punkte) benötigt, damit der Rechner das Objekt entspre­ chend drehen und zoomen kann. Aus den beiden parallaktischen Schnittbildstapeln können diese erforderlichen Daten jedoch nur mit sehr hohem Rechenaufwand und in ungenügender Qualität (zu geringe Auflösung in z-Richtung . . ) gewonnen werden.
Um dennoch eine Animation des Objektes ohne die 3D-Daten des Objektes in Form von Punktmengen erzeugen zu können, wird deshalb erfindungsgemäß durch mehrfache Nutzung des oben be­ schriebenen Extraktionsverfahrens eine Serie von Schnittbild­ stapeln generiert, die sich jeweils durch den Extraktionswin­ kel unterscheiden. Bei der Extraktion der verschiedenen Schnittbildstapel soll die Extraktionswinkelfolge θ kontinu­ ierlich aufeinanderfolgende Werte mit gleichem Abstand Δθ durchlaufen.
Die Extraktionswinkel der Extraktionswinkelfolge entspricht bei der Generierung der einzelnen Schnittbildstapel für die Animation nicht mehr dem parallaktischen Winkel für stereo­ skopisches Sehen, sondern nimmt die für die Animation je nach Winkelschritt und Start-Stop-Winkelposition erforderlichen diskreten Werte an.
Aus der sich ergebenden Serie von Schnittbildstapeln kann nun eine Serie von schärfentiefenerweiterten Projektionen berech­ net werden, die das Objekt jeweils unter dem Extraktionswin­ kel θ abbilden und widerum zu einer Animation zusammengesetzt werden können, wodurch eine Mono-Animation entsteht.
Die Generierung von Stereo-Animationen läuft analog zur Gene­ rierung der Mono-Animation ab, jedoch wird erfindungsgemäß zusätzlich zur Extraktion jedes Schnittbildstapels in der Winkelposition θ ein weiterer Schnittbildstapel in der Win­ kelposition θ + θp extrahiert, wobei der Winkel θP dem par­ allaktischen Winkel für stereoskopisches Sehen entspricht. Die in der jeweiligen Winkelposition θ bzw. θ + θp erzeugten Schnittbildstapel bilden ein Schnittbildstapelpaar. Durch diese Vorgehensweise wird eine Serie von parallaktischen Schnittbildstapelpaaren gebildet.
Aus jedem dieser Schnittbildstapelpaare wird dann jeweils das linke und das rechte Teilbild eines Stereobildpaares in Form einer scharfentiefenerweiterten Projektion berechnet. Durch Aneinanderreihung der so erzeugten Stereobildpaare ent­ steht eine Stereo-Animation.
Die mit dieser Animationstechnik gewinnbaren Animationen sind sehr aussagekräftig und besitzen gegenüber konventionellen Animationstechniken (Punktmengendrehung. . .) den Vorteil, daß sie einfacher realisierbar sind und eine hohe Auflösung be­ sitzen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildsta­ pelpaare für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen, mit dem in Beobachtungsrichtung hinterein­ anderliegende optische Schnitte durch das zu beobachtende Ob­ jekt erzeugt werden und unter Verwendung einer digitalen Elektronik, welche die optischen Schnitte pixelweise abspei­ chert und verarbeitet, wobei durch nichtlineare Schärfentie­ feerweiterung zwei schärfentiefenerweiterte Abbildungen er­ zeugt werden, die ein Stereobildpaar ergeben, durch dessen Betrachtung das mikroskopische Objekt räumlich gesehen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine geometrische Transformation aus einem Aus­ gangs-Schnittbildstapel ein weiterer Schnittbildstapel extra­ hiert wird, der mit dem Ausgangs-Schnittbildstapel ein parallaktisches Schnittbildstapelpaar bildet, wobei der Extraktionswinkel dem parallaktischen Winkel für stereoskopi­ sches Sehen entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander parallaktische Schnittbildstapel durch geometrische Transformation aus einem Ausgangs-Schnittbild­ stapel extrahiert werden, wobei die Summe der Extraktions-Teil­ winkel θL und θR der beiden parallaktischen Schnittbild­ stapel dem parallaktischen Winkel für stereoskopisches Sehen entsprechen.
3. Verfahren zur Erzeugung hochauflösender Mono-Animatio­ nen, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem einzigen Schnittbildstapel durch geometrische Transformation eine Serie von Schnittbildstapeln mit einer Reihe von diskreten Extraktionswinkeln θ extrahiert wird, wo­ bei aus den einzelnen Schnittbildstapeln der Schnittbildsta­ pelserie durch nichtlineare Schärfentiefenerweiterung die Teilbilder der Animation berechnet werden.
4. Verfahren zur Erzeugung hochauflösender Stereo-Animatio­ nen, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem einzigen Schnittbildstapel durch geometrische Transformation eine Serie von Schnittbildstapeln mit einer Reihe von diskreten Extraktionswinkeln θ extrahiert wird und zu jeder der diskreten Winkelpositionen θ ein weiterer Schnittbildstapel unter dem Extraktionswinkel θ + θp extra­ hiert wird, wobei der Winkel θp dem parallaktischen Winkel für stereoskopische Sehen entspricht, so daß parallaktische Schnittbildstapelpaare entstehen, aus denen durch nichtli­ neare Schärfentiefenerweiterung Stereobildpaare berechnet werden, welche dann zu einer Stereo-Animation aneinanderge­ reiht werden.
5. Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildsta­ pelpaare für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen, mit dem in Beobachtungsrichtung hinterein­ anderliegende optische Schnitte durch das zu beobachtende Ob­ jekt erzeugt werden und unter Verwendung einer digitalen Elektronik, welche die optischen Schnitte pixelweise abspei­ chert und verarbeitet, wobei durch nichtlineare Schärfentie­ feerweiterung zwei schärfentiefenerweiterte Abbildungen er­ zeugt werden, die ein Stereobildpaar ergeben, durch dessen Betrachtung das mikroskopische Objekt räumlich gesehen werden kann, dadurch gekennzeichnet,
daß zur stereoskopischen Darstellung des zu beobachtenden Ob­ jektes eine zweite Serie optischer Schnitte in einer zweiten Richtung durch das Objekt gelegt und abgespeichert wird, wel­ che gegenüber der ersten Richtung um den stereoskopischen Konvergenzwinkel geneigt ist,
daß der Schnittabstand innerhalb der Schnittbildserien je­ weils kleiner als die Schärfentiefe des Lichtmikroskopes ist und die beiden Serien denselben Objektbereich erfassen, wobei die optischen Schnitte beider Serien dem gleichen Bildverar­ beitungsprozeß unterworfen werden und für jeden optischen Schnitt die für diesen Schnitt scharfen Pixel in bekannter Weise mittels Gradientenbetrachtung erkannt und dabei gewichtet werden,
und die als scharf erkannten Pixel aller optischen Schnitte zu einer einzigen Überlagerungsabbildung überlagert werden, wobei die beiden Überlagerungsabbildungen der beiden Schnitt­ bildserien das gewünschte Stereobildpaar definieren und wobei weiterhin das Legen der zweiten Serie optischer Schnitte durch geometrische Transformation aus einem Aus­ gangs-Schnittbildstapel erfolgt, wobei der zweite Schnitt­ bildstapel mit dem Ausgangs-Schnittbildstapel ein parallakti­ sches Schnittbildstapelpaar bildet und der Extraktionswinkel dem parallaktischen Winkel für stereoskopisches Sehen ent­ spricht.
DE19632637A 1996-08-13 1996-08-13 Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildstapelpaare für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen Expired - Fee Related DE19632637C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19632637A DE19632637C2 (de) 1996-08-13 1996-08-13 Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildstapelpaare für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19632637A DE19632637C2 (de) 1996-08-13 1996-08-13 Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildstapelpaare für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19632637A1 true DE19632637A1 (de) 1998-02-19
DE19632637C2 DE19632637C2 (de) 1999-09-02

Family

ID=7802540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19632637A Expired - Fee Related DE19632637C2 (de) 1996-08-13 1996-08-13 Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildstapelpaare für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19632637C2 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002079849A1 (en) * 2001-03-29 2002-10-10 Isis Innovation Limited Stereo microscopy
FR2834567A1 (fr) * 2002-01-07 2003-07-11 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositif de visualisation microscopique a sondes locales d'un objet tridimensionnel
EP1515174A2 (de) * 2003-06-25 2005-03-16 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Dreidimensionales Mikroskop und Bildanzeigevorrichtung dafür
DE102004010091A1 (de) * 2004-02-27 2005-09-15 "Stiftung Caesar" (Center Of Advanced European Studies And Research) Verfahren zur Fokusdetektion
DE102004048302A1 (de) * 2004-10-01 2006-04-06 Carl Zeiss Jena Gmbh Objektivwechsler für Stereomikroskope
DE10055176B4 (de) * 2000-11-08 2007-05-03 Leica Microsystems Cms Gmbh Anordnung zur visuellen und quantitativen 3-D-Untersuchung von Proben
US7372985B2 (en) 2003-08-15 2008-05-13 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for volumetric tissue scanning microscopy
US7495778B2 (en) 2001-09-11 2009-02-24 Leica Microsystems Cms Gmbh Method and device for optically examining an object
EP3035285A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-22 Thomson Licensing Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines angepassten schnittbildes aus einem fokalen stapel

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2372515B2 (es) * 2008-01-15 2012-10-16 Universidad De La Laguna Cámara para la adquisición en tiempo real de la información visual de escenas tridimensionales.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3903838C2 (de) * 1988-02-09 1993-09-16 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa, Jp

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0808474B1 (de) * 1995-02-08 2003-10-08 Dietmar Schwertner Verfahren und anordnung zur hochauflösenden stereomikroskopie mit erweiterter raumtiefe
DE19504108C2 (de) * 1995-02-08 1997-05-22 Dietmar Dipl Ing Schwertner Verfahren zur hochauflösenden Stereomikroskopie

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3903838C2 (de) * 1988-02-09 1993-09-16 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa, Jp

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KRÄMER, H.: Ein Verfahren zur Tiefenschärfener- weiterung bei mikroskopischen Abbildungen unter Einsatz eines digitalen Bildverarbeitungssystems. In: Proceedings Mustererkennung 1984, Springe- Verlag, Berlin u.a., 1984, S. 84-90 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055176B4 (de) * 2000-11-08 2007-05-03 Leica Microsystems Cms Gmbh Anordnung zur visuellen und quantitativen 3-D-Untersuchung von Proben
WO2002079849A1 (en) * 2001-03-29 2002-10-10 Isis Innovation Limited Stereo microscopy
US7495778B2 (en) 2001-09-11 2009-02-24 Leica Microsystems Cms Gmbh Method and device for optically examining an object
FR2834567A1 (fr) * 2002-01-07 2003-07-11 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositif de visualisation microscopique a sondes locales d'un objet tridimensionnel
WO2003060588A1 (fr) * 2002-01-07 2003-07-24 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Procede et dispositif de visualisation microscopique a sondes locales d'un objet tridimensionnel
EP1515174A2 (de) * 2003-06-25 2005-03-16 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Dreidimensionales Mikroskop und Bildanzeigevorrichtung dafür
EP1515174A3 (de) * 2003-06-25 2006-09-20 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Dreidimensionales Mikroskop und Bildanzeigevorrichtung dafür
US9589173B2 (en) 2003-08-15 2017-03-07 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for volumetric tissue scanning microscopy
US7372985B2 (en) 2003-08-15 2008-05-13 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for volumetric tissue scanning microscopy
DE102004010091A1 (de) * 2004-02-27 2005-09-15 "Stiftung Caesar" (Center Of Advanced European Studies And Research) Verfahren zur Fokusdetektion
US8125708B2 (en) 2004-10-01 2012-02-28 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Lens changer for a stereomicroscope
DE102004048302A1 (de) * 2004-10-01 2006-04-06 Carl Zeiss Jena Gmbh Objektivwechsler für Stereomikroskope
DE102004048302B4 (de) * 2004-10-01 2017-09-07 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Objektivwechsler für Stereomikroskope und Stereomikroskop
EP3035285A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-22 Thomson Licensing Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines angepassten schnittbildes aus einem fokalen stapel
EP3035284A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-22 Thomson Licensing Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines angepassten Schnittbildes aus einem fokalen Stapel
US10270957B2 (en) 2014-12-19 2019-04-23 Interdigital Ce Patent Holdings Method and apparatus for generating an adapted slice image from a focal stack

Also Published As

Publication number Publication date
DE19632637C2 (de) 1999-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2870500B1 (de) Verfahren zur vorbereitung und durchführung der aufnahme von bildstapeln einer probe aus verschiedenen orientierungswinkeln
DE112014007338B3 (de) Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung sowie Bilderzeugungsverfahren
WO2003036566A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung lichtmikroskopischer, dreidimensionaler bilder
EP1436658B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur optischen untersuchung eines objektes
DE112011104595B4 (de) Vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl sowie Verfahren zur Steuerung
EP2833125B1 (de) FIB-SEM Array Tomographie
EP1199542A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Vermessung eines Oberflächenprofils eines Objektes
DE10240859A1 (de) Differentielles Kontrasttransmissionselektronenmikroskop und Verfahren zur Verarbeitung von elektronenmikroskopischen Bilddaten
DE102012217761A1 (de) Verfahren zur Vermeidung von Artefakten beim Serial Block Face Imaging
DE19632637C2 (de) Verfahren zur Erzeugung parallaktischer Schnittbildstapelpaare für die hochauflösende Stereomikroskopie und/oder 3D-Animation mit konventionellen, nicht stereoskopischen Lichtmikroskopen
DE60319095T2 (de) Verfahren zur Verzerrungskorrektur von Multifokus-Bilderstapeln
WO2019068519A1 (de) Konfokalmikroskop mit hoher auflösung
DE69829313T2 (de) Dreidimensionales abbildungssystem durch zeilenweise bildabtastung
DE2259762A1 (de) Verfahren zum bestimmen konjugierter punkte auf stereobildern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP3712670A1 (de) Verfahren zur hochauflösenden scanning-mikroskopie
EP2064578A1 (de) Verfahren zur untersuchung eines objekts mit einem mikroskop und ein mikroskop
DE10149357A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Vermessung eines Oberflächenprofils eines Objektes
DE102008024732A1 (de) Medizinisch optisches Beobachtungsgerät und Verfahren zum Erstellen einer stereoskopischen Zwischenperspektive in einem derartigen Gerät
DE10055176B4 (de) Anordnung zur visuellen und quantitativen 3-D-Untersuchung von Proben
DE102012109296A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts und/oder zur Analyse eines Objekts in einem Teilchenstrahlgerät
DE102019213907B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen Erfassen einer Probenoberfläche in einem Teilchenstrahl-Mikroskop sowie Computerprogrammprodukt
DE10241290A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Untersuchung eines Objektes
EP0808474B1 (de) Verfahren und anordnung zur hochauflösenden stereomikroskopie mit erweiterter raumtiefe
DE102017223435A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops
DE19504108C2 (de) Verfahren zur hochauflösenden Stereomikroskopie

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee