Bearbeitung von CCD Bildern

Stefan_O · März 02, 2011, 09:09:05 VORMITTAG

Salü Zusammen,

um ein aussagekräftiges Bild aus einer CCD-Kamera zu bekommen, sollte man laut Literatur ein Dunkelbild machen (um den Dunkelstrom zu kompensieren), ein Weissbild (ohne Objekt mit gleicher Belichtungszeit um den "Dreck" auf den Linsen zu kompensieren) und das Objekt selbst. Das finale Bild errechnet sich dann aus:

Bild = (Objekt-Dunkelbild)/(Weissbild-Dunkelbild)

Frage: macht das jemand von euch? Wenn ja, mit welcher Software?

Zumindest in der Astronomie ist der Vorgang üblich. Für die Erzmikroskopie ist der Vorgang hier beschrieben:
http://orbi.ulg.ac.be/bitstream/2268/453/1/PUB_02_03_EP%20Multispectral%20Imaging%20Ore%20Minerals.pdf

Gruss,
Stefan

Werner Jülich · März 02, 2011, 09:20:29 VORMITTAG

Probieren sie einmal Giotto aus.
Werner Jülich

treinisch · März 02, 2011, 10:17:31 VORMITTAG

Hallo Stefan,

müsste es nicht eigentlich heissen:

Bild = (Objekt-Dunkelbild)/(Weissbild-Dunkelbild)*2^(Bittiefe-1)

Warum führt das denn nicht zu einer dramatischen Verschlechterung des Signal/Rausch-Verhältnisses?

Fragt sich

Timm

peter-h · März 02, 2011, 10:30:56 VORMITTAG

Wer auch Astronomie betreibt,
für den ist es seit vielen Jahren keine Frage. Programme gibt es wie Sand am Meer.

Flat- und Dark-Grüße
Peter H.

Stefan_O · März 02, 2011, 10:49:42 VORMITTAG

Hi Timm, keine Ahnung, darum stelle ich das mal zur Diskussion hier.

Peter, die Frage ist, ob es auch etwas für die Mikroskopie gibt, oder eine komfortable Lösung, die auch den restlichen Workflow berücksichtigt. Ich habe immer noch einen Mac, was das Sand-am-Meer auf ein paar Muscheln beschränken dürfte. ImageJ und seine Klone z.B.

Gruss,
Stefan

derda · März 02, 2011, 12:36:14 NACHMITTAGS

Hallo Stefan,

Timm schrieb:

Zitat"... Bild = (Objekt-Dunkelbild)/(Weissbild-Dunkelbild)*2^(Bittiefe-1) ..."

In der Tat sollte man nach der Division z.T. recht kleinen Werte wieder hochskalieren. Pauschal dafür die Bittiefe zu nehmen, erscheint mir nicht korrekt. Vielmehr sollte man sich nach dem größten vorhandenen Wert (nach Division) richten.

Für den Vergleich mehrerer Bilder untereinander könnte man diese auch einheitlich Normieren.

VG, Erik

Stefan_O · März 02, 2011, 13:23:05 NACHMITTAGS

Die Idee wäre ja, dass die Software erkennt, was für ein Bild ich habe und eben das alles automatisch macht, damit ich meinen Kopf frei habe, über den Bildinhalt zu hirnen und nicht über seine Mathematik. Die Software müsste das ja auch auf allen drei Farbkanälen separat machen, oder?

Ansonsten kenne ich die Formel, die Timm geschrieben hat, ebenfalls. Die Division sollte eine Normierung auf einen Wert zwischen 0 und 1 ergeben, der dann mit der entsprechenden Bit-Tiefe malgenommen werden muss. Das geht natürlich mit ImageJ & Co, ist aber mühsam, weil alle Operationen für jedes Bild neu gemacht werden müssen. Der Aufwand scheint mir beträchtlich.

Die Frage ging ja an die CCD Besitzer, ob ihr den Aufwand tatsächlich betreibt und wenn ja, mit welcher Software.

Gruss,
Stefan

liftboy · März 02, 2011, 17:07:55 NACHMITTAGS

Hallo erstmal,
jetzt ganz ohne Häme und völligt OT

was den mac angeht: wer schön sein will muss bluten!

freundliche Grüße
Wolfgang

Stefan_O · März 02, 2011, 17:16:54 NACHMITTAGS

Ja stimmt, ist in diesem Kontext aber nicht sehr hilfreich....

Vorerst ist Mac immernoch das geringere Übel (für mich).

Gruss,
Stefan

Chipart · März 03, 2011, 12:28:39 NACHMITTAGS

Meiner Meinung nach kann man sich bei den in der Mikroskopie üblichen Belichtungszeiten den Aufwand sparen: Bei modernen CCD- und CMOS-Sensoren ist der Dunkelstrom bei Belichtungskeiten kleiner als eine Sekunde vernachlässigbar gering. Auch Unterschiede in der Quanteneffizienz einzelner Pixel (wegen derer man in der Astrophotographie ja Weissbilder verwendet) spielen bei sehr gut ausgeleuchteten Sensoren, die daher mit kleiner Nennempfindlichkeit arbeiten, kaum eine Rolle.

Gruss,
Chip

Stefan_O · März 03, 2011, 12:48:54 NACHMITTAGS

Hi Chip,

Dunkelstrom sehe ich ein, das Weissbild würde beim Mikroskop aber dazu dienen den Dreck auf der Optik wegzurechnen und eventuelle ungleichmässige Beleuchtung auszubügeln, salopp gesagt. Ich habe oben den Link zu einem Dokument gepostet, dass gut zeigt, was beim Spreizen eines Weissabgleichbildes zum Vorschein kommt. Ich fand das ganz eindrucksvoll. Die Aufgabe hat es auch in der Astronomie, wenn ich die Seiten zum Thema richtig interpretiere. Seltsam eigentlich, dass die Bildverarbeitung in der Astronomie weit fortgeschrittener ist, als in der Mikroskopie.

Gruss,
Stefan

peter-h · März 03, 2011, 14:47:11 NACHMITTAGS

Hallo Stefan,

das betrifft nicht nur die Bildbearbeitung, sondern auch die Kamerawahl und die Kameraanpassung. Ich verstehe nicht, warum es in dem Bereich Mikroskopie so zögerlich angenommen wird.

Gruß
Peter H.

Alfons Renz · März 03, 2011, 15:58:14 NACHMITTAGS

Hallo Peter,

Dass die Bildbearbeitung bei den Mikroskopikern 'weniger' angekommen ist, liegt schlicht daran, dass die Licht-Mikroskopie auch heute noch eine sehr dynamische Wissenschaft ist, für die es einen professionellen Anwendermarkt gibt.

Mit einem Axioimager und Axovision hätte man alle Möglichkeiten der Bilderfassung und Bearbeitung vollautomatisch integriert. Z.B. Stacking und Stitching über viele Ebenen Tiefe mit mehrreihigen Kacheln bei Weißabgleich und Hintergrundskorrektur. Alles auf 'Knopfdruck', wie von Zauberhand. Nur den Preis wird kein Amateur bezahlen können.

In der Astronomie ist es gerade umgekehrt: Kein (?) Astronom benutzt heute einen Refraktor mit Kamera zur wissenschaftlichen Arbeit, da braucht man ganz andere Instrumente. Dafür boomt hier der Amateurmarkt!

Ich meine, so schlimm ist es doch nicht: Umso leichter kann sich Jeder mit diesen Techniken und kostenlosen Programmen bei der Mikroskopie profilieren. Da können wir alle viel lernen!

Herzliche Grüße,

Alfons

treinisch · März 03, 2011, 20:43:35 NACHMITTAGS

Zitat von: Stefan_O in März 02, 2011, 09:09:05 VORMITTAG
ein Weissbild (ohne Objekt mit gleicher Belichtungszeit um den "Dreck" auf den Linsen zu kompensieren) und das Objekt selbst. Das finale Bild errechnet sich dann aus:

Bild = (Objekt-Dunkelbild)/(Weissbild-Dunkelbild)

Hallo Stefan,

ich habe ein bisschen über diese Überlegungen gegrübelt und zwei Erkenntnisse gewonnen:

1. Diese Formel hat definitiv nicht den von dir angeführten Effekt! Es stimmt, Dreck würde man
im Weißbild sehen, aber das Weißbild wird ja gar nicht subtrahiert, sondern nur für die Skalierung der Helligkeit herangezogen,
bei dieser Formel erfolgt also im Hellfeld keine Dreckkorrektur.

2. Wenn auf Grund von Schmutz auf der Linse eine recht dunkle Stelle im Weissbild ist, führt der Schritt /(Weissbild-Dunkelbild) eventuell zu undefinierten Werten aber in jedem Fall an dieser Stelle zu extrem überstrahlten Pixeln.

Mir scheint, in dieser Form ist diese Formel in der Mikroskopie schlicht nicht Problemadäquat. Oder?

Vermutlich wird es für die Mikroskopie sinnvoller Weise bei der einfachen Variante Weißbild abziehen bleiben, wie sie ja in Picolay auch eingebaut ist und Schwarz und Weißpunkt danach manuell einstellen?

Viele liebe Grüße
Timm

Stefan_O · März 03, 2011, 21:44:38 NACHMITTAGS

Hi Timm,

ich bleibe dabei, die Formel stimmt. Nicht das ich es erklären könnte, aber: Sie taucht ja nicht nur in dem interessanten Artikel oben für die Erzmikroskopie (Hurra!) auf (der Konzepte aus der Astronomie aufgreift), sondern auch in diversen ImageJ Paketen. Eine genauere Beschreibung für Durchlicht gibt es auch hier:

http://imagejdocu.tudor.lu/doku.php?id=howto:working:how_to_correct_background_illumination_in_brightfield_microscopy

Gleiche Formel. Lies dir mal die Beschreibung durch, ich finde das schlüssig.

Oder hier, unter dem Kapitel "flatfield correction":

http://www.macbiophotonics.ca/imagej/image_intensity_proce.htm#intensity_BG

Gruss,
Stefan