Digitale Bildbearbeitung - Flatfield-Korrektur und Kontrastierung

[Lupus]

Hallo Rudolf,

das gibt z.T. keinen Sinn. Das erste Bild mit dem Programm (ImageJ, Plugin Calculator Plus) zeigt das Ergebnis wenn die Pixel nur dividiert werden: Schwarz, also Intensitätswert 0. Das ist rechnerisch nicht richtig, weil der höchste Rechenwert zumindest 255/64 ≈ 4 ist, aber es kann intern sein dass das Programm da im RGB-Raum eine Rundung durchführt. Außerdem ist ein Wert von 4 auf dem Monitor praktisch nicht mehr von reinem Schwarz unterscheidbar.



Das zweite Bild zeigt die reine Subtraktion. Das ist insofern problemloser als die Werte wieder ganzzahlige vielfache von 64 sind, und die Diagonale und alles rechts oben davon natürlich schwarz wird weil die Differenz ≤ 0 wird.



Hubert

[rlu]

Hallo Hubert,

schwarze Wand...

aber trotzdem vielen Dank, für das Beispiel.

Die Helligkeit geht von 0 = Schwarz bis 255 = Weiß
Werte die Negativ sind werden als Schwarz definiert.

Liebe Grüße
Rudolf

[Michael Müller]

Hallo

@Rudolf: Das Picolay-Bild schaut ja wirklich schon recht gut aus!

@Hubert:
Vielen Dank für Deine schöne Zusammenstellung! Nur eine Anmerkung: Zahl / 0 = 256 (weiß) setzen. Dann sieht das Ergebnis bei Division etwas besser aus.
Das Problem bei all diesen Berechnungen sind halt immer die Quantifizierungsfehler, die man bei einer entsprechenden Bittiefe der Farbkanäle erhält (bei jpeg 8 Bit). Diese Fehler fallen um so mehr ins Auge, je ,,extremer" die Ausgangsbilder sind. Da lässt sich aber systembedingt kaum was dagegen machen. In der Praxis (bei einigermaßen vernünftigen Ausgangsbildern) fallen diese Berechnungs- / Rundungsfehler aber nicht in Gewicht.
Dennoch ist der Vergleich zwischen "Divisions-" und "Substraktionsmethode" sehr interessant. In der realen Welt - ohne digitale Rundungsfehler - ist die Divisionsmethode die physikalisch richtige Vorgehensweise. In der ersten Zeile des angehängten Bildes habe ich versucht, die Bildentstehung zu verdeutlichen. Links die Hintergrundhelligkeit (Flatfield), die mit einem Dreckfleck verunziert wurde, der die Helligkeit auf 80% vermindert. Das nächste Bild zeigt die Transmission (60%) eines rechteckigen Objektes. Das ergibt dann als Foto das dritte Bild: Hintergrundhelligkeit * Transmission.

In der zweiten Zeile sieht man die berechneten, korrigierten Bilder. Das erste Bild ergibt das Ergebnis der Divisionsmethode. Hier wird das Objekt korrekt reproduziert.
Das zweite Bild gibt das Ergebnis der Subtraktions-Methode. Hier wird der Hintergrund ebenfalls korrekt berechnet. Aber der "Dreckfleck" wird innerhalb des Objektes nicht vollständig entfernt. Hier ergibt sich gegenüber der korrekten Objekthelligkeit eine geringfügig erhöhte Helligkeit. Das mag nicht auffallen und als kleineres Übel gegenüber der Erhöhung des Rauschens in Kauf genommen werden. Aber eine fehlerfreie Korrektur ist das nicht. "Physikalisch" ist die Divisionsmethode die korrekte Vorgehensweise.
Letztendlich zählt halt immer das Ergebnis und die ästhetischen oder wissenschaftlichen Ansprüche die man an seine Fotos hat.

Viele Grüße

Michael

[Lupus]

Hallo Michael,

Nur eine Anmerkung: Zahl / 0 = 256 (weiß) setzen. Dann sieht das Ergebnis bei Division etwas besser aus.

diesen Quotient scheint auch nur "Calculator Plus" von ImageJ auf 0 zu setzten, während der einfachere "Image Calculator" diesen Quotient auf 255 setzt.

Hubert

[Heribert Cypionka]

Vielleicht hier noch ein Link zu dem PICOLAY-Tutorial, das zeigt wie effektiv und einfach die Korrektur bei einem aus einem Video extrahierten Bilderstapel funktioniert:

Herzlichen Gruß,

Heribert

[SNoK / Stephan Krall]

Liebe Techniker,

ihr seid alle so schlau, da komme ich nicht mehr mit. Ich will eigentlich Spaß am. Mikroskopieren haben und schöne Bilder, nicht perfekte, herstellen. Mit meinem Leica DMRB geht das sehr gut, aber ich finde, dass es auch mit dem Leitz Dialux mit Smith DIK gut geht. Für mich ist es so, dass die vier Schritte irgendwie im Gleichgewicht sein müssen:

1. Tümpeln: Das bringt Spaß und geht vergleichsweise flott.

2. Mikroskopieren: Das ist doch das, warum wir es eigentlich machen. Damit verbringe ich gerne Zeit.

3. Bildbearbeitung: Klar, das ist wichtig, aber ich will nicht bei jedem der vielen Bilder, womöglich RAW und JPG, sehr lange dran sitzen.

4. Bestimming: Da wird es haarig. Natürlich möchte ich wissen, was ich da sehe, aber das kostet u. U. sehr viel Zeit und Literatur. Und dann kommt oft jemand, der sagt, ,,so geht es nicht, das ist was ganz anderes". Aber einfach ein Bild ins Forum stellen und fragen, ob jemand weiß, was das ist, ist mir mittlerweile zu peinlich, weil ich es selbst rauskriegen könnte.

Ich will das jetzt mal in Prozent ausdrücken, so wie es mir gefallen würde und ich es versuche:

Punkt 1: 20%
Punkt 2: 40%
Punkt 3: 20%
Punkt 4: 20%

Aber ich bewundere euch Techniker, was ihr alles könnt. Und besser flat field als flat earth.

Grüße
Stephan

[Michael Müller]

Hallo Stephan,

jeder möge sein Steckenpferd reiten, wie er will!

Wenn ich Deinen Beitrag richtig verstehe, kann man ihn so zusammenfassen:
"Hört doch auf, das interessiert mich nicht!"
Da ist es schon fast schmeichelhaft, dass Du dennoch hier mitliest  .

Wie ich weiter oben schon mal erwähnt habe, bringt die digitale Nachbearbeitung bei mir keinen Zeitverlust (abgesehen von einem einmaligen Flatfield-Foto bei jedem Objektivwechsel). Sobald ich auf den Auslöser drücke, wird das Foto vom angeschlossenen Laptop aus der Kamera kopiert und die erwähnten Bildbearbeitungsschritte (und zusätzlich das Einfügen eines Maßstabsbalkens, Entrauschen, Erweiterung der EXIF-Informationen des Fotos um Maßstab, Objektiv- und Objektname, Protokollierung der Aufnahme in einer Datenbank) laufen dann automatisch im Hintergrund ab.
Für mich stellt sich also nicht die Frage, ob ich meine wertvolle Zeit vom Mikroskopieren abziehe und stattdessen Bildbearbeitung mache. Vielmehr habe ich die Wahl, ob ich auf die Verbesserung der Bildqualität ohne Not verzichte.

Viele Grüße

Michael

[SNoK / Stephan Krall]

Lieber Michael,

da hast du mich völlig falsch verstanden. Mein Beitrag heißt natürlich nicht, ,,hört auf", das wäre ja Blödsinn. Wie du schon sagst, jeder macht es, wie er (oder sie) es mag. Es ist ja ein Hobby!!!

Du zeigst mir das am besten mal am Pillersee, sind ja nur noch ein paar Wochen. Ich weiß, dass auch andere, die zum Pillersee kommen, ein Flatfield-Foto machen und hatte mir das letztes Jahr schon mal angeschaut. Es schien mir seinerzeit für mich zu kompliziert. Aber noch mal: Ich finde es Klasse, wie ihr euch auskennt und habe nur mal geschrieben, wie mein Hobby für mich aussieht. Muss doch erlaubt sein, oder?

Grüße und bis demnächst,
Stephan

[A. Büschlen]

Hallo Michael,

"Hört doch auf, das interessiert mich nicht!"

Nein! ich beachte solche Beiträge interessiert. Es spricht nichts gegen rationelle Lösungen. Ich kann aber nicht mithalten.-
Aus meiner Sicht gehört Bildbearbeitung und Gestaltung zu jedem Bild. Sie beginnt bei mir beim präparieren; am Mikroskop richte ich das Objekt im Bild in eine gestalterisch optimale Lage( alle meine Mikroskope haben einen Tisch der horizontal drehbar ist), dann möglichst optimale Kamerabedienung und zum Schluss gibt es bei mir im Photoshop oder Gimp eine angemessene Bearbeitung von Hand.

Es stellt sich immer die Frage, was mache ich mit meinen Bildern? Ich meine, dass Bilder die in einer Publikation erscheinen, einem angemessenen Standard genügen sollten.

- ordentlicher Weissabgleich
- ausgerichtetes Objet
- dezent platzierter Massbalken
- Wahl des geeigneten Kontrastverfahrens, denn nicht alle Objekte zeigen sich im DIC optimal.

Diese Liste ist nicht vollständig.

Grüsse Arnold

[Michael Müller]

Hallo Stephan,

alles gut - selbstverständlich kann hier jeder unzensiert seine Meinung sagen!
Es tut mir leid, wenn ich etwas zu pointiert reagiert haben sollte.

Bis bald

Michael

[rlu]

Hallo Stephan,

da sitzen wir Affen wieder einmal am Lagerfeuer. Der eine spitzt Pfeile, der andere erzählt, dass er seit seinem Jagdunfall im letzten Winter Wollnashörner beobachtet. Es gibt welche mit drei Ohren und welche mit buntem Fell (die sind lecker). Einige wenige wollen verstehen, wie das mit dem Feuer geht. Sie probieren und machen, und nur manchmal funktioniert es, aber immer öfter. Einer hat etwas herausgefunden, erzählt es den anderen und alle sind froh. Bisher war es bei der Jagd immer ein Fehler, dem Mammut zuerst einen Stein an den Kopf zu werfen und dann den Speer. Nur einem haben Diatomeen angetan, der schabt die braunen Steine im Fluss ab. Keiner weiß, wozu das gut ist. Verrückt. Aber da alle am Abend zusammensitzen, bringt jeder etwas ein und alle haben das Gefühl, nicht so allein zu sein.  ;-)
(Damit ich nicht so technisch wirke...)

Übrigens eine sehr schöne Seite von Dir. https://kralls.de/systematik-und-namen/
Ich finde die strukturierte Vorgehensweise vernünftig. Erst die Theorie. Dann die Praxis.

Du solltest deine Links anders kennzeichen, als deine Überschriften, sonst weiß man nicht wo man draufdrücken kann.

Was ich auch noch interessant finde ist, wo du her kommst.

Mein ganzes Berufsleben habe ich in der Entwicklungszusammenarbeit (,,Entwicklungshilfe") im Aus- und Inland gearbeitet

Kommt nicht das ganze Elend daher, dass sie diese starre 20:40:20-Aufteilung haben?
Und dass sie nicht hinter die Dinge schauen? Oder dafür keine Zeit haben?
Vemutlich auch daher, dass sie von der anderen, besser organisierten Affenhorde ausgeplündert werden(siehe unten).

Was mir auch gefällt, was man nicht vergessen sollte:
,,Eine kurze Geschichte der Menschheit" (,,Sapiens: A Brief History of Humankind") von Yuval Noah Harari. Die genaue Passage lautet sinngemäß:
,,Die wahre Stärke des Homo sapiens liegt in seiner einzigartigen Fähigkeit, flexibel in großen Gruppen zusammenzuarbeiten, nicht nur in seiner individuellen Intelligenz.
So wie es aussieht sind wir gerade zu erfolgreich...

Liebe Grüße vom simius
Rudolf

[SNoK / Stephan Krall]

Lieber Rudolf (und andere),

ich werde diesen Faden verlassen, bevor ich noch mehr Unheil mit meinen naiven Ansichten anrichte. Was meine Webseite angeht, verstehe ich das mit der Bezeichnung der Links nicht. Man kann doch überall drauf drücken und dann kommt der Beitrag.

Was die Kooperation angeht, ist das letztlich schon von Darwin erkannt worden, aber dann sehr pointiert vom Anarchisten Peter Kropotkin beschrieben worden, der das auch heute immer wieder erwähnte Buch vor über 100 Jahren geschrieben hat, ,,Die gegenseitige Hilfe in der Tier- und Menschenwelt".

Ich beschäftige mich damit seit Jahrzehnten und habe kürzlich mal meine gesammelten geistigen Ergüsse auf eine neue Webseite gestellt: http://www.grenzwissen.org. Hat aber nur mit zwei Beiträgen aus dem Mikrokosmos etwas mit unserem Thema hier zu tun.

Grüße und ich gehe jetzt wieder ans Lagerfeuer,
Stephan

[Michael Müller]

Hallo in die Runde,

ich habe die obigen Bildbearbeitungs-Schritte in ein ImageJ-Macro zusammengefasst:

Code Auswählen Erweitern

#@ ImagePlus ImageName
#@ ImagePlus Flatfield
#@ Boolean Substract
#@ Boolean EnhanceContrast

//Flatfieldkorrektur mit Einheitsbild
run("Set Measurements...", "  mean redirect=None decimal=3");
run("Select None");
run("Measure");
dMean = getResult("Mean");
selectWindow("Results");
run("Close");

selectImage(ImageName);
ImName=getTitle();
selectImage(Flatfield);
FlatName=getTitle();

if (Substract)
run("Calculator Plus", "i1=" + ImName + " i2=" + FlatName + " operation=[Subtract: i2 = (i1-i2) x k1 + k2] k1=1 k2=128 create");
else
run("Calculator Plus", "i1=" + ImName + " i2=" + FlatName + " operation=[Divide: i2 = (i1/i2) x k1 + k2] k1=" + dMean +" k2=0 create");
if (EnhanceContrast) run("Enhance Contrast");
run("Rename...", "title=" + ImName + "_FF");


Leider kann ich hier die Macrodatei selbst nicht anhängen. Einfach die obigen Befehle in eine Textdatei mit dem Namen "Flatfield_Correction.ijm" kopieren und in dem Verzeichnis "/Fiji.app/plugins" speichern (unter Windows: "\Fiji.app\plugins"). Beim nächsten Start von ImageJ findet ihr dann den Befehl "Flatfield Correction" unter dem Menu "Plugins".

Wenn ihr das Macro aufruft, könnt Ihr sowohl Rohbild als auch Flatfield-Bild wählen. Wenn man die Option "Substract" anwählt, wird die "Subtraktions-Methode" zur Korrektur verwendet, ansonsten die "Divisions-Methode". Mit der Option "Enhance Contrast" wird anschließend gleich eine Kontrastspreizung durchgeführt.

Viele Grüße

Michael

[Schuhmicro]

Hallo Peter,

alle Parameter am Mikroskop (Helligkeit, DIK-Einstellung Blende) vorher festlegen muss

muss man nicht, man kann den Hintergrund auch nach dem Foto / Fotos aufnehmen und dann auch eben nur dann wenn der Gradient stört. Und wenn man`s vergisst und was verstellt - dann bleibt der Gradient halt drin, das ist dann Kunst
Gruss
Martin

[rlu]

Hallo Michael,

hat funktioniert. Die Bildverbesserung ist schon beeindruckend.
Verfahren: Subtraktion



Liebe Grüße
Rudolf

Druckreif