Digitale Bildbearbeitung - Flatfield-Korrektur und Kontrastierung

[rlu]

Hallo Martin, Michael (Müller), Stephan/SNoK, Peter, Michael, Leo, Hubert, Heribert und Arnold

das mit Gimp und dem Algorithmus muss ich mir noch anschauen.

Mal schnell ein Test, was im Farbbereich passiert. Es passiert ein Blending.
Die Frage ist, kann man den Vogel von der Verarbeitung ausklammern, (obwohl es ein schöner Effekt ist).
Weiß wäre auch schön.

Ich/wir bräuchten ein buntes Testbild aus dem Mikroskopierbereich + Flat.
Ich kriege die Bilder nicht exakt übereinander.
und eines für Dunkelfeld
(gleiche Pixelanzahl)

Subtraktion


Division

[Michael Müller]

Hallo Rudolf,

an farbigen Bildern solls nicht scheitern...

Viele Grüße

Michael

[Lupus]

Hallo Michael,

Du hast im letzten Beispiel das Ergebnisbild nach der Hintergrundkorrektur noch kontrastverstärkt, aber wohl nicht (nur) mit ImageJ/Enhance Contrast? Mir ist aufgefallen dass das Farbrauschen ziemlich stark geworden ist. Ich habe aus Interesse das selbe Originalbild mit dem Divisionsverfahren korrigiert und dann lediglich das Histogramm gestreckt (obere Hälfte meiner Montage). Unten Dein Ergebnis. Auch wenn da die Farbsättigung etwas intensiver ist finde ich das Farbrauschen speziell im grauen Hintergrund doch auffällig stark.



Hubert

[rlu]

Hallo,

die Diskussion ist zwar jetzt gerade etwas wild.(hin und her)

Aber zum Dithering und Banding - wie erzeugt man einen gleichmäßigen Farbgradienten.
Also genau das Gegenteil was man mit der Division/Subtraktion erreichen will.
Vielleicht liegt es auch an meinem Monitor.
Denn obwohl er 16 Millionen Farben darstellen kann, kann er nur 10 Bit Grautiefe = 1024 und die auch nicht sauber.
Wäre mal interessant, was Gerhard(Rawfoto) und andere Fotoprofis dazu meinen.

Und was passiert dann beim Ausdruck?


Der EIZO FlexScan EA244WMI ist ein Büro-Monitor mit folgenden technischen Spezifikationen für Graustufen:

Farbtiefe & Graustufen
- 8-Bit + FRC (Frame Rate Control)
  →16,7 Millionen Farben(durch FRC werden ≈10 Bit ≈1.024 Graustufen simuliert). 
- Echter 10-Bit-Modus? Nein, da es sich um ein 8-Bit + FRC-Panel handelt (kein hardwaremäßiger 10-Bit-DisplayPort/HDMI-Anschluss). 

Maximal darstellbare Graustufen
- Theoretisch ≈1.024 Abstufungen** (dank FRC, aber nicht perfekt gleichmäßig). 
- Praktisch (ohne FRC): 256 Graustufen pro Kanal** (typisch für 8-Bit). 

Banding-Problematik
- Bei feinen Verläufen (z. B. 16-Bit-Gradienten) kann Banding sichtbar sein, da FRC die Abstufungen nur "simuliert". 
- Tipp: 
  - Nutze **Dithering** in Affinity Photo/Photoshop. 
  - Arbeite in **16-Bit-Modus**, aber exportiere mit **Dithering für 8-Bit-Darstellung**. 

Vergleich mit professionellen Monitoren
- Echte 10-Bit-Monitore (z. B. EIZO ColorEdge) zeigen **1.024 Graustufen hardwaremäßig** (ohne FRC). 
- 12-Bit/HDR-Monitore (z. B. Dolby Vision) erreichen **4.096+ Graustufen**. 

Fazit 
Der EA244WMI zeigt ≈1.024 Graustufen (8-Bit + FRC), aber für präzise Farbarbeit ist ein echter 10-Bit-Monitor besser. Banding kann durch Dithering/Rauschen reduziert werden. 

https://www.isolapse.com/true-8-bit-vs-8-bit-frc-monitors-what-is-the-difference/

[Michael Müller]

Hallo Hubert,

ich habe nur das Macro von mir verwendet. Enhance Contrast mit 0.35% saturierten Pixel.

Möglicherweise kommt der Unterschied daher, dass ich bei dem Macro die Hintergrundhelligkeit nicht fest auf 128 setzte, sondern auf die mittlere Helligkeit des Ausgangsbildes - wobei ich aber nicht sehe, wie dass das Rauschen ändern sollte.
Ich habe - um das etwas zu quantifizieren, mal das Histogramm eines rechteckigen Hintergrundausschnitts gemessen. Mittelwert 144 +/- 3. Das erscheint mir jetzt kein übermäßig großes Rauschen. Vielleicht kannst Du bei Deinem Bild etwas Ähnliches machen?

Viele Grüße

Michael

[Lupus]

Hallo Michael,

man muss das Histogramm auch als Farbbild analysieren. Ich habe hier nochmal den gleichen Vergleich mit stärkerer Detailvergrößerung gemacht. Man sieht eigentlich den Unterschied beim Farbrauschen relativ deutlich. Rechts daneben die jeweiligen RGB-Histogramme eines Bereichs ohne Objektstrukturen links unten. Auch wenn meine Bearbeitung bei der manuellen Histogrammstreckung zu einem besseren Weißabgleich geführt hat, sieht man auch dass die jeweiligen Verteilungskurven der Einzelfarben enger sind (oben im Vergleich zu unten).



Hubert

[Michael Müller]

Hallo Hubert,

Du hast recht. Bei Deiner Bearbeitung ist das Rauschen kleiner. Da müsste ich wohl den Anteil der saturierten Pixel noch vorsichtiger wählen.

Viele Grüße

Michael

[Lupus]

Hallo Michael,

ich denke nicht dass es etwas mit der Einstellung der saturierten Pixel zu tun hat, 0.35% sind ja nicht sehr viel und erzeugen doch kaum eine im Vergleich zu meiner manuellen Streckung so starke Verbreiterung der Pixelverteilung. Die Frage ist wie das Plugin Enhance Contrast programmiert ist, eigentlich sollte es nicht anders arbeiten als eine lineare Streckung der Pixelverteilung.

Vielleicht liegt es an einer zu starken JPG-Komprimierungseinstellung? Ich kann nur das JPG-Bild im Forum verwenden, vielleicht verwendest Du ein nicht so stark komprimiertes Original?

Hubert

[Michael Müller]

Hallo Hubert,

ja, vielleicht liegt hier das Problem. Ich speichere die JPEG-Bilder von ImageJ aus immer mit 100% Qualität, also ohne Komprimierung ab. Ich weiß zu wenig über den Komprimierungsalgorithmus bei JPEG, aber ich glaube mich zu erinnern, dass das Bild in kleine Quadrate mit konstanter Helligkeit (für jeden Farbkanal) aufgeteilt wird, wenn die Pixel sich hinreichend wenig unterscheiden. So könnte die Komprimierung zu einer Reduktion des Rauschens des gleichmäßigen Hintergrunds (und leider ggf. auch der Details) führen.
Während die Ausgangsbilder (die nach der Größenänderung wohl standardmäßig komprimiert wurden) jeweils etwa 300 kB haben, ist das unkomprimierte Endbild ca. 1,6 MB groß. Bei Licht betrachtet, ist die Komprimierung also gar nicht so schlecht für die Bildqualität?

Viele Grüße

Michael

[Lupus]

Hallo Michael,

ich komprimiere für mich - falls ich überhaupt intern JPG verwende, normalerweise arbeite ich da mit dem verlustlosen PNG-Format - immer mit best möglicher einstellbarer Qualität. Wichtig ist auch Chroma Subsampling 4:4:4 zu verwenden auch wenn dadurch die Dateien etwas größer werden (weil ich gelegentlich auch Anaglyphen-Bilder mache und das falsche Einmischen von Nachbarfarben in die Bildpixel erzeugt Geisterbilder).

Wenn man mein letztes Vergleichsbeispiel genau betrachtet, dann sieht man in meinem (oberen) Bild im unstrukturierten Hintergrundbereich die typischen 8x8 Pixel großen Quadrate, in die das Foto beim Komprimieren aufgeteilt wurde. Und an deren Sichtbarkeit erkennt man eine nicht minimale Komprimierung. Bei Deinem (unteren) Bild ist da praktisch nichts zu erkennen, also vermute ich dass Du Dein Bild vor der Verarbeitung mit ImageJ weniger komprimiert hast als das gleiche unbearbeitete Bild, das im Forum eingestellt wurde.

Das könnte man natürlich so sehen dass zumindest im Farbbereich die Komprimierung das Rauschen vorteilhaft reduziert hat. 

Hubert

PS: Hier nochmals stärker vergrößert aus dem gleichen Bildvergleich. Oben mit roten Punkten einige deutlich erkennbare JPG-Komprimierungsbereiche mit 8x8 Pixel erkennbar (die Ecken der Bereiche). Unten fast nur statistisches Rauschen.

[Schuhmicro]

Hallo Rudolf

Ich kriege die Bilder nicht exakt übereinander.

mit Gimp geht das indem man Ebenen (Layers) nutzt kann man Zoomen und mit der Maus eine z.B. die "Abziehen" Ebene einfach verschieben.
Das Papageienbild ist kein so gutes Beispiel, da der Papagei undurchsichtig , also völlig unabhängig vom Hintergrund ist im Gegensatz zur Durchlichtmikroskopie.
- Tipp:
  - Nutze **Dithering** in GIMP
  - Arbeite in **32-Bit-Gleitkomma Modus** in GIMP
  - Fotografiere RAW kein Jpeg und nutze Darktable
Gruss
Martin

[Schuhmicro]

Hallo Michael,

ist die Komprimierung also gar nicht so schlecht für die Bildqualität?

die Jpeg Komprimierung lässt alles weg, was man auf dem Monitor oder mit dem Auge nicht mehr sieht, das Ziel ist es das Bild möglichst klein zu kriegen ohne das man einen Unterschied beim schnellen Betrachten erkennen kann.
Eine Rauchreduktion passiert zwar manchmal vielleicht, ist aber nicht unbedingt beabsichtigt. Manche Software und auch Kamera macht auch ungefragt eine Rauchreduktion.
Will man das Rauchen reduzieren sollte man Nikotinpflaster benutzen.  oops Ein Schreibfehler  nein, eine schlechter Witz    .
Will man das Rauschen reduzieren sollte man Rauschreduktion benutzen.
Fotografiert man im RAW Format ist das Unsichbare immer noch drin , alle vom KameraSensor erfassten Informationen eben.
Bei der Jpeg Umwandlungi geht nicht nur Farbtiefe verloren, auch die geometrische Lage der Pixel ist beim Jpeg im Subpixelbereich zwangsläufig anders, das De-Bayereing Verfahren rechnet das um und wirft die "nicht sichtbaren" Informationen weg.
Gruss
Martin

[M59]

Hallo Michael (Müller),

als Freund eher einfacher Nachbearbeitungssoftware war mein Favorit für die Flatfield correction bisher Rawtherapee, weil ich dort das Rawformat verwenden kann. Insofern hat mich interessiert wie es sich  im Vergeich mit ImageJ/Fiji schlägt.

Zuerst das Ausgangsfoto DIC  Zeiss DIC Phomi, Objektiv Apo 63/1.4  160. Objektiv und  Kondensorfrontlinse 1.4 immergiert

Ungefärbter Schnitt (Detail Mausschnauzenspitze):

Das Hintergrundbild wurde  erstellt, indem das Bild defokussiert wurde.




Bearbeitung in Rawtherapee und Sicherung als 16 bit tif:


Die Hintergrundkorrektur ist gut. Sensorflecken müssen nachretuschiert werden. Für den Maßstab habe ich hier keine Lösung.

Fiji (ImageJ). Hier muss das Raw zunächst im Rawkonverter ins .tif exportiert werden.

Für die Verarbeitung habe zunächst die Helligkeitsverteilung bestimmt (Tastenkombi auf dem Hintergrundbild strg- a dann strg-m und für die Hintergrundkorrektur den mittleren Wert gewählt). (Process: Calculatorplus mit Division k1= mean value)


(Dieses Bild wurde stärker komprimiert um das Limit der Forensoftware einzuhalten).
Aus meiner Sicht gutes Ergebnis. Sensorfleckenretusche wird gleich mit erledigt. Die Kontastspreizung war nicht nötg bzw. führte mit dem Standardwert zu einen deutlichen Verschlechterung. Dieses Feature würde ich nicht automatisieren. Maßstab habe ich noch eingefügt.

Dass man das Bild noch weiter nachbearbeiten kann, ist klar. Das hat mich aber nicht interessiert, mir ging es nur um die Hintergrundkorrektur.
Fazit: mit Fiji/ImageJ bin ich sehr zufrieden, besten Dank für Deine Tipps.

Grüße,

Michael/M59

[Michael Müller]

Hallo Michael,

freut mich, dass Dir mein Beitrag weiterhilft!

Das weiter vorne gezeigte Macro setzt (bei der Divisionsmethode) ebenfalls die Hintergrundhelligkeit auf den Mittelwert des Bildes und entspricht damit 1:1 Deiner Vorgehensweise. Die automatische Kontrastspreizung kann abgewählt werden. Die eingestellten Parameter sind persistent, sodass beim nächsten Verwenden immer die alten Einstellungen vorangewählt sind (auch über unterschiedliche Sitzungen von ImageJ hinweg).

Es geht mir übrigens nicht darum, ImageJ zu propagieren - mit anderen Programmen ist eine entsprechende korrekte Flatfield-Korrektur sicherlich auch möglich.

Viele Grüße

Michael

[Michael Müller]

Hallo Michael,

nur noch eine Anmerkung:
ImageJ kann auch RAW-Dateien improtieren: File ⇾ Import ⇾ Raw...

Habe ich aber noch nie ausprobiert.

Viele Grüße

Michael