WO2016015984A1 - Verfahren zur korrektur von beleuchtungsbedingten abbildungsfehlern in einem modularen digitalmikroskop, digitalmikroskop und datenverarbeitungsprogramm - Google Patents

Verfahren zur korrektur von beleuchtungsbedingten abbildungsfehlern in einem modularen digitalmikroskop, digitalmikroskop und datenverarbeitungsprogramm Download PDF

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    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20172—Image enhancement details
    • G06T2207/20208—High dynamic range [HDR] image processing

Definitions

  • the invention relates to a method for the correction of
  • a modular digital microscope which comprises a motorized zoom device and a replaceable lens. Furthermore, the invention relates to a digital microscope and a
  • Such lighting-related systematic aberrations for example, reflections in a coaxial
  • Incident light illumination which are particularly problematic for lenses with a comparatively large focal length or make the use of coaxial incident light impossible.
  • Correction means used for aberrations (coma).
  • US 2002/0041383 A1 discloses an image acquisition system from the field of "machine vision.” In this system, all geometrical distortions of the camera, objective, illumination and computer system are to be measured and digitally corrected in order to obtain a distortion-free digital image at the correct magnification The images are corrected and all scaled to the same magnification
  • Observation beam input Before the light hits the object, it passes through at least one optically active element of the observation optics. At the interface of such an element, in particular in the vicinity of the optical axis, certain parts of the light are reflected and mix with the useful light propagating from the object through the observation optics. This reflected light forms the so-called epi-reflection.
  • reflected light reflections can occur with certain lenses, which change in their shape, color and intensity when zooming and also when changing to another lens of the same design.
  • the object of the invention is a method for the correction of illumination-related aberrations, in particular for the correction of a incident light reflex caused by coaxial incident light, in a modular digital microscope with motorized zoom system and
  • Interchangeable lens as well as a digital microscope and a
  • a digital microscope in which the method according to the invention can be used comprises a preferably exchangeable objective, a preferably motorized zoom system, a coaxial incident illumination device, a digital one
  • Image capture unit an image processing unit and a control unit.
  • the correction method according to the invention is executed by being preferably implemented in a controller (FPGA).
  • the inventive method is based on the use of calibration data, which preferably in the
  • Image processing unit are stored as a calibration data set.
  • the calibration record is used for each combination of
  • control unit can use the respectively used
  • the control unit carries out a calibration procedure which proceeds as follows: The reflected light is set to a certain value of the possible current (preferably 40%). The digital one
  • Control value is stored.
  • the optical device is positioned so that no objects are in the focus of the image (maximum defocusing).
  • a maximum defocusing can also be achieved by a matte not reflective coated calibration cap is placed on the lens. Also a
  • Lens protective cover could be used as a calibration cap with appropriately designed inner surface.
  • An image of the incident light reflex is created on the sensor. It may be necessary to adequately darken the space around the optical device.
  • zoom positions must be included.
  • the system now preferably automatically determines aperture and
  • Integration time and it is per zoom position taken a picture of the respective reflected light reflection and then stored together with the integration time and the zoom position.
  • the image is scaled to a low resolution, as will be explained later on the basis of an exemplary embodiment.
  • it is preferably filtered before low pass.
  • the calibration images can be stored with a small memory requirement, furthermore the live correction method can be executed faster.
  • the correction method according to the invention can be
  • Image processing unit is present. If not, the calibration described above is performed.
  • the current zoom position is determined.
  • Incident illumination and the current integration time of the image acquisition unit determined. From these data, a correction factor is calculated which relates the calibration state and the current state.
  • a reflection image is calculated as a function of the zoom factor by means of the calibration images adjacent to the zoom position. This can be, for example, with convex
  • the reflection image is then offset with the correction factor to a matched reflection image, preferably by
  • the adjusted reflection image is subtracted from the currently acquired image, namely at the pixels which are not overdriven. Subsequently, the difference image is multiplied by a factor in order to restore or approximate the original brightness. In the event that the calibration images in reduced
  • a bilinear interpolation provides the reflex image to be used on all pixels in full resolution for the weighted image print.
  • the inventive method is used in this embodiment in a digital microscope, the optical unit with a lens, a motorized zoom system, a
  • Image capture unit with an image sensor and a
  • Image processing unit includes.
  • the optical unit comprises a coaxial bright-field illumination device and is arranged in a tripod motor-height adjustable.
  • Digital microscope further comprises a in a horizontal plane and vertically movable stage and a
  • the digital microscope also has a user interface via which preferably a PC is connected.
  • a calibration routine is deposited, in which the steps of the calibration process are implemented. First, it checks if the lens is new to the microscope. For this a memory, ROS in which the serial numbers of the last ten lenses used are stored on Presence of the current lens checked.
  • the memory may be, for example, an SD card or another
  • Removable storage or even a fixed system memory can directly into the
  • the control unit will now send a message, e.g. "Please wait - calibration reflex correction" to the
  • the drive of the optical unit of the microscope is moved to the highest, the stage in the lowest position.
  • the coaxial bright field illumination device is switched on with a defined current value (eg 40%).
  • zoom positions recorded with constant illumination include in each case the smallest and
  • the zoom positions are 0.5, 0.565, 0.8, 1, 1.4, 1.9, 3.5.
  • the calibration images are with their respective
  • the exposure time is preferably determined automatically in the calibration mode. To the exposure time also between the Calibration exposure times are available, the course of the exposure times over the zoom positions is approximated by an exposure formula. Preferably, this is a fourth degree polynomial. In order for this exposure formula to yield exact values at the zoom positions, the quotient of the adjusted and actual exposure time is determined and the calibration images are multiplied by the respective quotient. Under the paradigm that the exposure time is proportional to the brightness, which is true for HDR techniques
  • Magnification levels are represented by a fourth order polynomial on the memory as a calibration data set
  • a message is sent to the user interface "Calibration complete".
  • the option Live Reflection Correction can be selected.
  • the exposure time E_N, the lighting value of a bright field illumination L_BF and a current zoom position are determined with each image feed. These values can be determined directly on the microscope, since the components have electronic interfaces to the control unit.
  • Calibration illuminance L_CBF read and determines the correct exposure time E_R for the current zoom position. To determine E_R, the five
  • the relevant calibration image is used as a reflection image to be scaled.
  • the calibration image is recalculated to the original size, eg 1200x1600 pixels: this does not have to be done for the entire image, but can be done on-the-fly x for each original image pixel since the bilinear interpolation is local (in the
  • the value 0.97 is an exemplary safety factor which can be adapted according to the requirements but is not absolutely necessary.
  • the thus modified reflex image is subtracted from the live image on non-overdriven pixels. This subtraction can also be done pixel by pixel or line by line.
  • the method described above is advantageously implemented for live correction in the hardware of the image processing unit, but is also suitable for use in a separate image postprocessing software.
  • Fig. 1 Microscope image under coaxial bright field
  • Fig. 2 the microscope image of FIG. 1 when using the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von beleuchtungsbedingten Abbildungsfehlern in einem modularen Digitalmikroskop mit einer koaxialen Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung, einer motorisierten Zoomeinrichtung, einem Objektiv, einer digitalen Bilderfassungseinheit und einer Bildverarbeitungseinheit. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Verwendung von Kalibrationsdaten, welche vorzugsweise in der Bildverarbeitungseinheit als Kalibrationsdatensatz hinterlegt sind. Der Kalibrationsdatensatz wird für jede Kombination von Objektiv und Zoom ermittelt und in einem Datenspeicher abgelegt. Das Verfahren ist der Bildverarbeitungseinheit zur Live-Korrektur integriert oder als Software zur Bildnachbearbeitung von Mikroskopbildern verfügbar. Die Erfindung betrifft auch ein Digitalmikroskop.

Description

Verfahren zur Korrektur von beleuchtungsbedingten
Abbildungsfehlern in einem modularen Digitalmikroskop,
Digitalmikroskop und Datenverarbeitungsprogramm. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von
beleuchtungsbedingten Abbildungsfehlern in einem modularen Digitalmikroskop, welches eine motorisierte Zoomeinrichtung und ein auswechselbares Objektiv umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Digitalmikroskop und ein
Datenverarbeitungsprogramm zur Ausführung des Verfahrens.
In der Digitalmikroskopie können beleuchtungsbedingte
systematische Abbildungsfehler auftreten, welche insbesondere bei der Verwendung von Wechselobjektiven und motorisierten Zoomsystemen von Gerät zu Gerät und je nach aktueller
Zoomeinstellung unterschiedlich stark ausgeprägt sind.
Solche beleuchtungsbedingten systematischen Abbildungsfehler können beispielsweise Reflexe bei einer koaxialen
Auflichtbeleuchtung sein, die insbesondere bei Objektiven mit vergleichsweise großer Brennweite problematisch sind bzw. die Benutzung von koaxialem Auflicht unmöglich machen.
Da in der Mikroskopie die Beleuchtungsarten häufig miteinander kombiniert werden, können diese Abbildungsfehler durchaus auch in verschiedenen Ausprägungen kombiniert auftreten.
Verschiedene Verfahren zur Bildkorrektur in optischen Systemen sind insbesondere aus der Digitalkameratechnik bekannt. Bei Foto Objektiven beispielsweise wird Vignettierung als
Korrektionsmittel für Bildfehler (Koma) eingesetzt.
Es gibt weiterhin Ansätze zur digitalen Korrektur von
Mehrfachreflexen in Fotoobjektiven. Um Artefakte bei der Bildaufnahme zu korrigieren ist das Verfahren des
Dunkelbildabzuges gebräuchlich.
Aus der US 2002/0041383 AI ist ein Bildaufnahemesystem aus dem Anwendungsbereich der „machine vision" bekannt. Bei diesem System sollen alle geometrischen Verzeichnungen von Kamera, Objektiv, Beleuchtung und Computersystem gemessen und digital korrigiert werden, um ein verzeichnungsfreies digitales Bild in der korrekten Vergrößerung zu berechnen. Dabei werden die Bilder korrigiert und alle auf dieselbe Vergrößerung skaliert. Es erfolgt eine simultane Korrektur verschiedener
Abbildungsfehler. Mit einer speziellen geometrischen und/oder Beleuchtungs-Kalibrationsmaske erfolgt eine Systemkalibration, zu welcher zwei Kameras erforderlich sind. Das beschriebene Verfahren ist äußerst aufwendig.
Bei der Verwendung einer koaxialen Auflichtbeleuchtung beim Mikroskop wird mittels eines Strahlteilers Licht in den
Beobachtungsstrahlengang eingekoppelt. Bevor das Licht auf das Objekt trifft, tritt es durch mindestens ein optisch wirksames Element der Beobachtungsoptik. An der Grenzfläche solch eines Elementes, insbesondere in der Nähe der optischen Achse werden gewisse Teile des Lichtes reflektiert und mischen sich mit dem Nutzlicht, welches vom Objekt durch die Beobachtungsoptik propagiert. Dieses reflektierte Licht bildet den so genannten Auflicht-Reflex .
In modularen Zoomsystemen können bei bestimmten Objektiven solche Auflicht-Reflexe auftreten, die sich in ihrer Form, Farbe und Intensität beim zoomen und auch beim Wechsel zu einem anderen Objektiv gleicher Bauart verändern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Korrektur von beleuchtungsbedingten Abbildungsfehlern, insbesondere zur Korrektur eines durch koaxiales Auflicht verursachten Auflicht-Reflexes , in einem modular aufgebauten Digitalmikroskop mit motorisiertem Zoomsystem und
Wechselobjektiv, sowie ein Digitalmikroskop und ein
Datenverarbeitungsprogramm zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabenstellung gelingt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Digitalmikroskop mit den Merkmalen des Anspruch 9 und durch ein
Datenverarbeitungsprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Ein Digitalmikroskop, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann umfasst ein vorzugsweise wechselbares Objektiv, ein vorzugsweise motorisiertes Zoomsystem, eine koaxiale Auflicht-Beleuchtungsvorrichtung, eine digitale
Bilderfassungseinheit, eine Bildverarbeitungseinheit und eine Steuereinheit. In der Bildverarbeitungseinheit läuft das erfindungsgemäße Korrekturverfahren ab, indem es vorzugsweise in einen Controller (FPGA) implementiert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Verwendung von Kalibrationsdaten, welche vorzugsweise in der
Bildverarbeitungseinheit als Kalibrationsdatensatz hinterlegt sind.
Der Kalibrationsdatensatz wird für jede Kombination von
Objektiv und Zoom ermittelt und in einem Datenspeicher
abgelegt. Da die Objektive eine elektronische Schnittstelle aufweisen, kann die Steuereinheit das jeweils verwendete
Objektiv erkennen und den passenden Kalibrationsdatensatz auswählen. Liegt für eine bestimmte Konfiguration noch kein Kalibrationsdatensatz vor, so führt die Steuereinheit einen Kalibrationsvorgang durch, welcher folgendermaßen abläuft: Es wird das Auflicht auf einen bestimmten Wert der möglichen Bestromung (vorzugsweise 40%) eingestellt. Der digitale
Steuer-Wert dazu wird abgespeichert. Es wird das optische Gerät so positioniert, dass keinerlei Objekte im Fokus der Abbildung liegen (maximale Defokussierung) . Eine maximale Defokussierung kann auch erreicht werden, indem eine matte möglichst nicht reflektierend beschichtete Kalibrationskappe auf das Objektiv aufgesetzt wird. Auch ein
Objektivschutzdeckel könnte bei entsprechend gestalteter Innenfläche als Kalibrationskappe verwendet werden.
Auf dem Sensor entsteht nun ein Bild des Auflicht-Reflexes . Möglicherweise kann es erforderlich sein, den Raum um das optische Gerät herum geeignet abzudunkeln.
Nun werden n spezifizierte Zoompositionen nacheinander angefahren, wobei der minimale und maximale Zoom als
Zoompositionen jedenfalls eingeschlossen sein müssen. Das System bestimmt nun vorzugsweise automatisch Blende und
Integrationszeit und es wird je Zoomposition ein Bild des jeweiligen Auflichtreflexes aufgenommen und anschließend gemeinsam mit der Integrationszeit und der Zoomstellung abgespeichert .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bild jeweils in eine geringe Auflösung skaliert, wie später noch anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert wird. Dazu wird es vorzugsweise vorher Tiefpass gefiltert. Vorteilhafterweise können nun zum Einen die Kalibrationsbilder mit geringem Speicherbedarf abgespeichert werden, weiterhin ist dadurch das live- Korrekturverfahren schneller ausführbar. Das erfindungsgemäße Korrekturverfahren kann
vorteilhafterweise im Live-Bild-Modus angewendet werden und umfasst nachfolgend beschriebene Schritte. Zunächst wird überprüft, ob für die vorliegende Kombination von Modulen (Zoom und Objektiv) ein Kalibrationsdatensatz in einem Speicher der Steuereinheit oder der
Bildverarbeitungseinheit vorliegt. Falls nicht, wird die zuvor beschriebene Kalibration durchgeführt.
Für ein an der Bilderfassungseinheit eingezogenes Bild wird die aktuelle Zoomposition ermittelt.
Darüber hinaus werden der aktuelle Bestromungswert der
Auflichtbeleuchtung und die aktuelle Integrationszeit der Bilderfassungseinheit ermittelt. Aus diesen Daten wird ein Korrekturfaktor berechnet, der den Kalibrationszustand und den aktuellen Zustand in Beziehung setzt. Ein Reflexbild wird in Abhängigkeit des Zoomfaktors mittels aus den der Zoomposition benachbarten Kalibrationsbildern berechnet. Dies kann beispielsweise mit konvexer
Linearkombination erfolgen. Das Reflexbild wird nun mit dem Korrekturfaktor zur einem angepassten Reflexbild verrechnet, vorzugsweise durch
Multiplikation .
Anschließend wird das angepasste Reflexbild vom aktuell erfassten Bild subtrahiert, und zwar an den Pixeln, die nicht übersteuert sind. Anschließend erfolgt ein Multiplizieren des Differenzbildes mit einem Faktor, um die ursprüngliche Helligkeit wieder herzustellen bzw. dieser anzunähern. Für den Fall, dass die Kalibrationsbilder in reduzierter
Auflösung vorliegen, liefert eine bilineare Interpolation das zu benutzende Reflexbild an allen Pixeln in voller Auflösung für den gewichteten Bildabzug. Einige vorteilhafte Aspekte und Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in dieser Ausführungsform in einem Digitalmikroskop verwendet, das eine optische Einheit mit einem Objektiv, einem motorischen Zoomsystem, einer
Bilderfassungseinheit mit einem Bildsensor und einer
Bildverarbeitungseinheit umfasst. Die optische Einheit umfasst eine koaxiale Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung und ist in einem Stativ motorisch höhenverstellbar angeordnet. Das
Digitalmikroskop umfasst weiterhin einen in einer horizontalen Ebene und vertikal verschiebbaren Objekttisch und eine
Steuereinheit. Das Digitalmikroskop verfügt weiterhin über eine Benutzerschnittstelle, über die vorzugsweise ein PC verbunden wird.
Zunächst soll eine Variante zur Erzeugung eines
Kalibrationsdatensatzes erläutert werden. In der Steuereinheit ist eine Kalibrationsroutine hinterlegt, in der die Schritte des Kalibriervorganges implementiert sind. Zunächst wird überprüft, ob das Objektiv neu im Mikroskop ist. Dazu wird ein Speicher ,ROS in dem die Seriennummern der letzten zehn verwendeten Objektive gespeichert sind auf Vorhandensein des aktuellen Objektives überprüft. Der Speicher kann beispielsweise eine SD-Card oder ein anderer
Wechselspeicher oder auch ein fester Systemspeicher sein. Ist das Objektiv bereits bekannt, kann direkt in den
Operationsmodus gewechselt werden, da in diesem Fall
Kalibrationsdatensätze bereits vorliegen.
Es wird nun von der Steuereinheit eine Nachricht, wie z.B. „Bitte Warten - Kalibrierung Reflexkorrektur" an die
Benutzerschnittstelle gesendet und vorzugsweise an einem
Bildschirm dargestellt.
Der Antrieb der optischen Einheit des Mikroskops wird in die höchste, der Objekttisch in die niedrigste Position verfahren. Der Zoom wird auf einen minimalen Wert, der ggf. zwischen den Objektivtypen variieren kann, z.B. ß=0,5 eingestellt. Eine eventuell vorhandene Dunkelfeldbeleuchtung wird ausgeschaltet. Die koaxiale Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung wird mit einem definierten Bestromungswert (z. B. 40%) eingeschaltet.
Nun werden neun Kalibrationsbilder in verschiedenen
Zoompositionen mit konstanter Beleuchtung aufgenommen. Die Zoompositionen umfassen in jedem Fall den kleinst- und
größtmöglichen Zoomfaktor, wobei der kleineste Zoomfaktor vom Objektivtyp abhängen kann, und sollten mehr Stützstellen in dem Bereich des komplett sichtbaren Reflexes aufweisen. Dies ist meist in den kleineren Vergrößerungsstufen der Fall, während bei großem Zoomfaktor der Reflex eher als „Nebel- Aufhellung" erscheint. In der beschriebenen Ausführungsform sind als Zoompositionen 0.5, 0.565, 0.8, 1, 1.4, 1,9, 3, 5. Die Kalibrationsbilder werden mit ihrer jeweiligen
Belichtungszeit als Metadatum gespeichert. Die Belichtungszeit wird im Kalibrationsmodus vorzugsweise automatisch ermittelt. Um die Belichtungszeit auch zwischen den Kalibrationsbelichtungszeiten zur Verfügung zu haben, wird der Verlauf der Belichtungszeiten über den Zoompositionen durch eine Belichtungsformel approximiert. Vorzugsweise ist dies ein Polynom vierten Grades. Damit diese Belichtungsformel an den Zoompositionen exakte Werte liefert, wird der Quotient aus angepasster und tatsächlicher Belichtungszeit ermittelt und die Kalibrationsbilder werden mit dem jeweiligen Quotienten multipliziert. Unter dem Paradigma, dass die Belichtungszeit proportional ist zur Helligkeit, was für HDR-Techniken
üblicherweise auch vorausgesetzt wird, ergibt sich dadurch eine exakt interpolierende Formal für die Belichtungszeiten der Kalibrationsbilder.
Um einen besonders schnellen Live-Korrekturmodus zu
ermöglichen, werden die Kalibrationsbilder in jedem ihrer Farbkanäle wie nachfolgend beschrieben bearbeitet.
Anwenden eines Tiefpassfilters z. B. durch Anwendung eines gleitenden 2D-Mittelwertes mit 40x40 Pixeln
Skalieren des Bildes in ein 19x27 Pixel großen Bildes des Reflexes für jeden Farbkanal
Ausgehend vom Bildzentrum wird einschließlich des
Bildzentrums in jede Richtung jedes sechzigste Pixel verwendet .
Die neun skalierten Kalibrationsbilder, die
Kalibrationsbeleuchungsstärke L_CBF und fünf Koeffizienten für den Fit der Belichtungszeiten E_R über die neun
Vergrößerungsstufen werden durch einem Polynom vierter Ordnung auf dem Speicher als Kalibrationsdatensatz
abgelegt .
Anschließend erfolgt eine Meldung an die Benutzerschnittstelle "Kalibrierung fertig". Im Mikroskopbetrieb kann die Option Live-Reflex-Korrektur ausgewählt werden. Bei Auswahl dieser Option werden bei jedem Bildeinzug die Belichtungszeit E_N, der Bestromungswert einer Hellfeld-Beleuchtung L_BF und eine aktuelle Zoomposition ermittelt. Diese Werte können direkt am Mikroskop bestimmt werden, da die Komponenten über elektronische Schnittstelen zur Steuereinheit verfügen.
Nun wird aus dem Kalibrationsdatensatz die konstante
Kalibrationsbeleuchungsstärke L_CBF ausgelesen und die korrekte Belichtungszeit E_R für die aktuelle Zoomposition ermittelt. Zur Ermittlung von E_R werden die fünf
Koeffizienten des Kalibrationsdatensatzes ausgelesen und das Polynom für die aktuelle Vergrößerung ß berechnet.
Ist die aktuelle Vergrößerung ß keine im Kalibrationsprozess verwendete Vergrößerung, werden die zwei benachbarten
Zoomstufen ermittelt und das skalierte Reflexbild durch eine lineare Interpolation der zugehörigen Kalibrationsbilder ima, imb ermittelt. Für den Fall, dass die aktuelle Vergrößerung ß genau eine der Kalibrationszoomstufen trifft, wird das betreffende Kalibrationsbild als zu skalierendes Reflexbild verwendet . Durch bilineare Interpolation wird das Kalibrationsbild auf die Originalgröße, z.B. 1200x1600 Pixel zurückgerechnet: Dies muss nicht für das gesamte Bild erfolgen, sondern kann für jedes Original-Bild-Pixel ,on-the-flyx erfolgen, da die bilineare Interpolation lokal (in der
Bildverarbeitungseinheit) erfolgt.
Dieser Umstand kommt der Verarbeitung in einem FPGA (field programmable gate array) mit zeilenweiser Bearbeitung des Live-Pixel-Streams entgegen. Das auflösungserhöhte Bild wird nun mit den aktuellen und
Kalibrationsdaten nach folgender Formel, die den
Korrekturfaktor darstellt, skaliert:
E N*L BF
* 0,97
E R* L CBF
Dabei ist der Wert 0,97 ein beispielhafter Sicherheitsfaktor, der entsprechend der Erfordernisse anpassbar, aber nicht zwingend erforderlich ist. Das so modifizierte Reflexbild wird vom Live-Bild an nicht übersteuerten Pixeln subtrahiert. Auch diese Subtraktion kann pixelweise oder zeilenweise erfolgen.
Anschließend wird der Dynamikumfang gestreckt, wofür
verschiedene Stretching-Methoden verwendet werden können, die dem Fachmann bekannt sind.
Das zuvor beschrieben Verfahren ist vorteilhafterweise zur Live-Korrektur in die Hardware der Bildverarbeitungseinheit implementiert, eignet sich aber auch zur Anwendung in einer separaten Software zur Bildnachbearbeitung.
Anhand der Figuren wird nachfolgend die Wirkung des
erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1: Mikroskopbild unter koaxialer Hellfeld
Beleuchtung mit Reflex;
Fig. 2: das Mikroskopbild gemäß Fig. 1 bei Verwendung des
Korrekturverfahrens ; In der Darstellung des Mikroskopbildes in Fig. 1 ist deutlich ein Reflex der Hellfeld-Beleuchtung zu erkennen, der gemäß Fig. 2 bei der Anwendung der Live-Reflex-Korrektur nicht mehr zu sehen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Korrektur von beleuchtungsbedingten
Abbildungsfehlern in einem modularen Digitalmikroskop mit einer koaxialen Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung, einer motorisierten Zoomeinrichtung, einem Objektiv, einer digitalen Bilderfassungseinheit und einer
Bildverarbeitungseinheit, folgende Schritte umfassend:
Laden eines Kalibrationsdatensatzes , der für verschiedene Zoomwerte ß_i Kalibrationsbilder des Abbildungsfehlers und Kalibrationsmetadaten zu jedem Kalbrationsbild umfasst;
Erfassen eines Bildes mit zugehörigen Bild-Metadaten, die mindestens eine Zoomposition ß_a des Zoomsystems umfassen;
Ermitteln eines Korrekturfaktors unter Verwendung von Kalibrationsdaten des Kalibrationsdatensatzes und der Bild-Metadaten
Ermitteln eines Reflexbildes aus dem
Kalibrationsdatensatz;
Verrechnen des Reflexbildes mit dem Korrekturfaktor zu einem korrigierten Reflexbild;
Verrechnen des erfassten Bildes mit dem korrigierten Reflexbild .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Bild-Metadaten weiterhin eine Beleuchtungsstärke (L_BF) der Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung und eine
Integrationszeit (E_N) der Bilderfassungseinheit
umfassen . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexbild aus mindestens zwei
Kalibrationsbildern durch Interpolation berechnet wird, welche zur aktuellen Zoomposition ß_a benachbarte
Zoompositionen ß_i als Metadatum aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexbild mit dem
Korrekturfaktor multipliziert wird.
Verfahren nach einem Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor nach folgender Formel berechnet wird:
E N*L BF
— = *K
E_R * L_CBF
wobei K ein Sicherheitsfaktor, E_R eine modellierte
Integrationszeit und L_CBF ein Stromwert der
Beleuchtungsstärke der Kalibrationseinstellung des
Mikroskops ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die modellierte Integrationszeit (E_R) durch eine Formel berechnet wird, die mittels Approximation aus den Bild- Metadaten und Kalibrationsmetadaten ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrationsdatensatz durch folgende Schritte erstellt wird :
a) Einstellen eines vorbestimmten Wertes der Auflicht- Beleuchtungseinrichtung L_CBF;
b) Einstellen einer maximalen Defokussierung;
c) Einstellen einer bestimmten Zoomposition ß_R;
d) Erfassen eines Bildes als Kalibrationsbild;
e) Abspeichern des Kalibrationsbildes mit der zugehörigen Zoomposition ß_R und Integrationszeit E_R im
Kalibrationsdatensatz .
f) Wiederholen der Schritte b) bis e) für verschiedene
Zoompositionen ß_i einschließlich minimaler und
maximaler Zoomposition.
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin folgende Schritte umfassend :
a) Berechnen von modellierten Integrationszeiten durch Approximieren der verwendeten Integrationszeiten zu den Zoompositionen durch ein Modell, vorzugsweise ein Polynom vierten Grades;
b) Ermitteln von Quotienten aus modellierten und
verwendeten Integrationszeiten;
c) Multiplizieren der Kalibrationsbilder mit den
ermittelten Quotienten.
Digitalmikroskop, umfassend ein Objektiv, ein Zoomsystem, eine koaxiale Auflicht-Beleuchtungsvorrichtung, eine digitale Bilderfassungseinheit, eine Bildverarbeitungs¬ einheit und eine Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bildverarbeitungseinheit ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 implementiert ist.
10. Datenverarbeitungsprogramm mit Programmcodemitteln zur
Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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