Another 3D SEM example

[Rene]

Hello all,

Now, I do have examples of a 'proper' SEM 3D series, in this case  a large brackish benthic species: Odontella turgida (probably better known under its older name Cerataulus turgidus). Huge thingy, and of course it bumps down with its horns on the stub. So you have to tilt the stage to be able to look at it sideways. Nice one to compare it with the 'synthetic 3D' images from Picolay.

The series of 4 images is  made with the SEM stage tilted in 15 degree steps between 0 and 45 degrees.
The cross-eye double photo is with the stage tilted 15 and 30 degrees. With a massive 15 degrees difference it is a bit hard on the eyes, but still works OK for me.

Last images are Picolay trials of the first(30 degrees tilted) image, LR combi and anaglyph.
Again, the pores play up, and trying to increase viewing angle or Z-height isn't helpfull. So usage here is limited to the default 3 degrees viewing angle setting. Still, overal there is a feeling of depth added to the image.

Enjoy, René

[Heribert Cypionka]

Dear René,


Thanks again for sharing your interesting experiments!

These are very complex pictures for the PICOLAY luminance -> depth map transformation routine. Remember that every specific degree of grey will go to the same depth...

Nevertheless the PICOLAY result below the '15-30°-tilt' image seems much better then the tilted one. First, 15° is too much for crossviewing. Furthermore, an overlay of tilted SEM images will not result in correct stereo images (as the background will look tilted as well). For correct stereo images one should move the specimen only to the side (as shown in our article in BIOspectrum 2016).

Dankeschön und viele Grüße,

Heribert

[jcs]

Nevertheless the PICOLAY result below the '15-30°-tilt' image seems much better then the tilted one. First, 15° is too much for crossviewing. Furthermore, an overlay of tilted SEM images will not result in correct stereo images (as the background will look tilted as well).

Mir gefallen die "echten" Stereobildpaare von Rene ehrlich gestanden besser. So sind beispielsweise die Durchmesser der Löcher im Boden der Diatomee in Renes Bildern recht konstant, während sie beim "synthetischen" REM-Bild sehr unterschiedlich groß in den beiden gekippten Aufnahmen sind.

Naturgemäß tauchen beim physikalischen Kippen neue Strukturen auf und andere verschwinden, so z.B. der Durchgang rechts unten, der in der 15°-Aufnahme sichtbar ist, bei 30° nicht mehr. Für mich wirken auch die steilen Flanken der Diatomee im synthetischen Bild etwas unnatürlich, vermutlich weil das Auge/Gehirn erwartet, dass Teile der Flanken im gekippten Bild deutlicher zum Vorschein kommen sollten. Diese Info kann man aus einer einzelnen REM-Aufnahme prinzipbedingt nicht erzeugen.

Für Stereo-Aufnahmen am REM bietet Kippen gegenüber Verschieben den Vorteil, dass das gesamte Objekt im Bild bleibt. Beim Verschieben wandern immer Teile aus dem Bildfeld heraus und gehen so verloren. Kippen entspricht auch eher dem natürlichen Stereo-Sehen, bei dem ja ebenfalls der Blickwinkel zwischen linkem und rechtem Auge variiert. Durch Wahl des Kippwinkels und die Wahl des euzentrischen Punktes kann man die Aufnahmen auch recht gut an das jeweilige Objekt anpassen.

Wen's interessiert, hier ein Link zu einer Arbeit (Kapitel 4) von mir über Stereo-REM in der Materialwissenschaft (ist schon 30 Jahre alt, damals waren erstmals gute digitale Bilder am REM verfügbar) :

https://www.tuwien.at/index.php?eID=dumpFile&t=f&f=141957&token=54a9608f20693e6e49b54437d96e18cd2510f277

LG
Jürgen

[Heribert Cypionka]

Hallo Jürgen,

das Bild ist für die Luminanz -> Tiefenkarte-Methode grundsätzlich nicht geeignet,

- Einmal lassen sich wegen der in vielen Schichten auftretenden gleichen Grautöne -> Fifty shades of grey die Tiefen nicht klar zuordnen

- Dann das Problem mit den dunklen Spots, das ich schon in dem anderen Faden erläutert hatte.

Die beiden von René gezeigten Bilder sind in der Qualität einzeln klar besser, aber als Stereobild unerträglich. Mit 15° unterscheiden sich die Bilder für eine Fusion zu sehr. An der linken Seite ist die Kante einmal konkav, einmal konvex. Die dunkle Öffnung unten rechts ist nur auf einem Bild zu sehen. Außerdem handelt es sich um ein Bild für den Parallelblick. Der funktioniert aber damit gar nicht.

Ich hab's mit PICOLAY umgewandelt für den Kreuzblick:



und auch ein Anaglyphenbild draus gemacht<.



Man sieht viel zu viel Tiefe und bekommt Kopfschmerzen, wenn man länger darauf schauen sollte.

Liebe Grüße,

Heribert

[Rene]

Thanks for your advice Heribert!
It appeared I am a natural 'Parallelgucker', and now I discovered how to work cross eyed. That gives the advantage of looking at larger images, which is very helpful! I also discovered there's more to 3D after reading your article and the link that Jurgen supplied. I will be more careful with the term 'proper 3D' from now on

The image serie of the Odontella wasn't done with 3D in mind at the time, but as a demo subject for (the dangers of) tilting. Which is not a trivial thingy with a large multistubholder and a camera mounted on the 'wrong' side. Indeed, the 15 degrees tilt is overkill, but worked fine for me with Parallelgucking. The Kopfschmerzen appeared only after cross-eyed viewing of the original sized images
Do you use something special for 3D viewing (besides of red-cyan glasses)?

Best wishes, René

[Lupus]

Hallo,

ich würde das Stereobild nicht als "unerträglich" bezeichnen, Stereobilder sind im wahrsten Sinn des Wortes eine Frage der persönlichen Betrachtungsweise. Der 15° Aufnahmewinkel sind ja nicht das eigentliche Problem, schließlich entspricht dieser Winkel auch dem Stereowinkel normaler Stereomikroskope. Sondern der Betrachtungsabstand, der im Fall der SEM-Aufnahme durch den kleinen aufgenommenen Bildausschnitt dann meist zu klein gewählt wird.

Probleme bei der Verschmelzung von Stereobildern entstehen dadurch dass die sog. Querdisparation, das ist die relative Verschiebung eines auf den Netzhäuten beider Augen abgebildeten Objektpunktes, zu groß ist um noch vom Gehirn verschmolzen zu werden. Das ist aber nur eine Frage des Betrachtungsabstandes des Stereobildpaares, denn bei größerem Abstand zum Stereobildpaar werden auch die Differenzen der Bildpunktabstände auf der Netzhaut geringer.

Ich persönlich kann z.B. dieses Kreuzblick-Stereopaar ab einem Betrachtungsabstand, der etwa doppelt so groß ist wie die Breite des Bildpaares, entspannt ansehen. Bei Parallelblick-Bildern ist das Fusions-Problem von Anfang an nicht vorhanden, weil man damit nur kleine Bildpaare die im Augenabstand montiert sind, betrachten kann. Da ist dann automatisch der Betrachtungswinkel relativ klein.

Hubert

[Heribert Cypionka]

Lieber Hubert,

in der Mitte des Bildes sind die senkrechten Kanten rechts um etwa 13% verschoben, mehr als 3,3% sollten es möglichst nicht sein. Es gibt im Anaglyphenbild links eine deutliche Doppelkante und eine in der dunklen Höhlung rechts oben (kein Farbeffekt, da Graubild).

... so spricht die KI zum Thema: "Die maximale Verschiebung der Teilbilder (horizontale Parallaxe) bei der Stereofotografie ist entscheidend für eine angenehme und schmerzfreie Betrachtung (Vermeidung von Doppelbildern und Ermüdung). Hier sind die Richtwerte: ... Ein häufig zitierter Grenzwert für die maximale Verschiebung (insbesondere bei Projektionen) beträgt etwa 1/30 der Bildbreite."
... und hier der Experte Gerhard P. Herbig

Bei Parallelblick-Bildern ist das Fusions-Problem von Anfang an nicht vorhanden

Meine persönliche Erfahrung ist tatsächlich genau umgekehrt. Gerade im Parallelblick empfinde ich die übertriebene Tiefe als besonders quälend.

Liebe Grüße,

Heribert

[Heribert Cypionka]

Dear René,

thanks for your response! The rotated views are perfectly ok, but too different for comfortable stereo fusion.

Here my recommendations for the cross view

.

The simplest VR glasses one can make from any slit of 6.5 cm close to your eyes or this way

 

Good luck!

Heribert
 

[Lupus]

Hallo Heribert,

der zitierte (näherungsweise!) Grenzwert für die maximale Verschiebung der beiden Teilbilder von 1/30 der Bildbreite hat einen physiologischen Grund: Aus Experimenten mit Probanden hat sich ergeben, dass eine Verschiebung, die unter etwa einem sichtbaren Winkel von 70' bleibt (bezogen auf den jeweiligen Betrachtungsabstand des Stereobildes), die Bildverschmelzung noch leicht erfolgt. Das ist übrigens ein Durchschnittswert, bei dem etwa die Hälfte der Probanden die Verschmelzung problemlos erreichen - Menschen reagieren unterschiedlich beim Stereosehen.

Dieser Grenzwinkel von 70' entspricht einer linearen Verschiebung in der Bildebene, die von Betrachtungsabstand abhängt. Beim Betrachtungsabstand von z.B. 250 mm sind das 5.1 mm. Wenn man das mit 30 (aus der zitierten Näherungsformel) multipliziert ergibt sich eine maximale Bildbreite von 153 mm bzw. ein gesamter vom Auge zu erfassender Bildwinkel von 34°. Das entspricht etwa dem mit einem Blick bequem erfassbaren Bildbereich (wie es auch in dem von Dir verlinkten Artikel von Herbig unter "1. Die Aufnahmeregel" als Voraussetzung erwähnt wird). Die Voraussetzung für die Anwendung der 1/30-Regel ist also der entsprechend einzuhaltende Betrachtungsabstand.

D.h. die Stereo-Verschmelzung hängt nicht von einem absoluten Wert der Bildverschiebung ab, sondern von dessen gesehenen Winkel im Betrachtungsabstand. Und genau das habe ich beschrieben indem ich gesagt habe, dass bei größerem Betrachtungsabstand eine Bildverschmelzung erfolgen kann falls Probleme beim geringen Abstand bestehen.

Hubert

[Rene]

LOL

That reminds me of the little eyepiece blends that were supplied around 1900, in order to mimick the older Wenham binoculars with stereo view!

[Heribert Cypionka]

Lieber Hubert,

Dieser Grenzwinkel von 70' entspricht einer linearen Verschiebung in der Bildebene, die von Betrachtungsabstand abhängt.

Vielen Dank - jetzt habe ich es endlich verstanden 
Wenn man den Betrachtungsabstand so groß wählt, dass das Bild nur noch in der Größe von 1 Pixel erscheint, kann die dargestellte Tiefe (Länge der z-Achse) beliebig groß werden, und zwar sowohl für den Parallel- wie für den Kreuzblick. Es handelt sich dann natürlich um ein Quantenpixel, da es gleichzeitg vor und hinter dem Bildschirm/der Projektionsleinwand sichtbar wird.

Und man muss - besonders beim Kreuzblick - aufpassen, dass es einem nicht in die Nase piekst.

Viele liebe Grüße,

Heribert

[rlu]

Hallo,

die Handhaltung hat nicht nur den Effekt, dass man den Kreuzblick erlernt.
Es entsteht nicht nur ein 3D-Bild, sondern eine optischer Effekt, der dazuführt, dass die äußeren Bilder wirklich  ausgeblendet werden.
Die Abdeckung kann mit beiden Händen(Blick wie durch ein Rohr), so wie Heribert das macht mit "L"-Handhaltung oder den Scheuklappen passieren.
Bei der L-Haltung verkleinert man den Durchblick-Bereich so lange bis die Außenbilder verschwinden.
Sieht das sonst noch jemand so wie ich?


3D Verbesserung der Kreuzblickmethode durch Ausblenden der äußeren Bilder


Liebe Grüße
Rudolf

[rlu]

Hallo,

ich würde das Stereobild nicht als "unerträglich" bezeichnen

Wenn ich jetzt bei der Diatomeen 3 Meter nach hinten fahre, kriege ich das Bild zusammen.

Wenn ich jetzt ein Kreuzbild in ,,SteroPhoto Maker Pro" öffne, es in ein Anaglyphenbild umwandle und den roten und den cyanfarbenen Teil verschiebe, dann ergibt sich eigentlich nur ein gutes Bild, wenn rot und cyan aufeinanderliegen.(Blick auf den Monitor in 50cm Abstand).
Ich hatte eigentlich angenommen, dass die beiden Kanäle weiter getrennt sind.
Hinweis: Ich habe auf die Schnelle keinen Weg gefunden, gleich ein Anaglyphenbild zu öffnen, weil ich dann in diesem Programm die Verschiebung nicht ändern kann.

Was bedeutet das aber in der Praxis?
Eigentlich immer mit Kreuzbildern arbeiten.
Irgendwann habe ich - glaube ich gehört, dass man die Spreizung für einen 3D-Vortrag mit großer Leinwand anpassen/vergrößern muss. Macht es Sinn, das schon in PICOLAY zu tun. Oder müßte man nur entweder die Projektoren verschieben oder vielleicht gibt es einen Parameter im Präsentations-Programm.
Was passiert mit den Leuten, die 20m weiter hinten sitzen?

Weiß jemand was dazu, weil ich davon träume, dass wir uns eine kleine Silberleinwand mit zwei Projektoren anschaffen, so dass wir im Verein mit Polbrillen, 3D-Bilder anschauen können.

Weiß jemand Bescheid, ansonsten frage ich mal bei der Stereoskopischen Gesellschaft nach.



Liebe Grüße
Rudolf

[Lupus]

Hallo Rudolf,

Wenn ich jetzt ein Kreuzbild in ,,SteroPhoto Maker Pro" öffne, es in ein Anaglyphenbild umwandle und den roten und den cyanfarbenen Teil verschiebe, dann ergibt sich eigentlich nur ein gutes Bild, wenn rot und cyan aufeinanderliegen.(Blick auf den Monitor in 50cm Abstand).

das ist eigentlich logisch, weil im Gegensatz zum Kreuzblick-Bildpaar beim Anaglyphenbild der Stereoeindruck entspannt ohne "Schielen" möglich sein soll. D.h. dass die beiden Farbbilder mit möglichst wenig Versschiebung zueinander überlagert werden müssen. Mit der Verschiebung kann man dann noch im Detail bestimmen, ob das 3D-Objekt vor dem Bildfenster liegen soll (blaues Bild links vom roten Bild) oder eventuell auch weiter hinter dem Fenster sichtbar sein soll. Die Objektbereiche in denen rot und blau unverschoben übereinander liegen erscheinen dann in der Ebene des Bildfensters.

Ich habe auf die Schnelle keinen Weg gefunden, gleich ein Anaglyphenbild zu öffnen, weil ich dann in diesem Programm die Verschiebung nicht ändern kann.

Man kann problemlos ein Anaglyphenbild mit "Datei/Stereobild öffnen" öffnen, und dann mit "Justage/Automatische Bildjustage" oder "Justage/Manuelle Bildjustage" die Verschiebung nachträglich verändern.

Hubert