stringtranslate.com

Фокус-стекинг

Серия изображений, демонстрирующая фокусировочный кронштейн из шести изображений мухи-тахины . Первые два изображения иллюстрируют типичную глубину резкости одного изображения при f/10, а третье изображение представляет собой композицию из шести изображений.
Фокус-стекинг (для увеличения глубины резкости) в микроскопии со световым светом в светлом поле . Этот пример — микроископаемое диатомовое растение в диатомовой земле . Три исходных изображения на разных фокусных расстояниях (вверху слева) объединяются с масками (вверху справа) для получения вкладов их соответствующих изображений в конечное изображение с фокус-стекингом (внизу). Черный цвет — отсутствие вклада; белый цвет — полный.

Фокус-стекинг  (также называемый слиянием фокальной плоскости , z-стекингом [ 1] или смешиванием фокуса  ) — это метод цифровой обработки изображений , который объединяет несколько изображений, снятых на разных фокусных расстояниях, чтобы получить результирующее изображение с большей глубиной резкости (ГРИП), чем у любого из отдельных исходных изображений. [2] [3] Фокус-стекинг можно использовать в любой ситуации, когда отдельные изображения имеют очень малую глубину резкости; макросъемка и оптическая микроскопия — два типичных примера. Фокус-стекинг также может быть полезен в пейзажной фотографии .

Фокус-стекинг обеспечивает гибкость: поскольку это вычислительная техника, изображения с несколькими разными глубинами резкости могут быть созданы в постобработке и сравнены для наилучшего художественного качества или научной ясности. Фокус-стекинг также позволяет создавать изображения, физически невозможные с помощью обычного оборудования для визуализации; могут быть созданы изображения с неплоскими областями фокусировки. Альтернативные методы создания изображений с увеличенной или гибкой глубиной резкости включают кодирование волнового фронта , камеры светового поля и наклон .

Техника

Начальной точкой для стекинга фокуса является серия изображений, снятых на разных фокусных расстояниях; на каждом изображении различные области образца будут в фокусе. Хотя ни одно из этих изображений не имеет образца полностью в фокусе, они в совокупности содержат все данные, необходимые для создания изображения, на котором все части образца находятся в фокусе. Области в фокусе каждого изображения могут быть обнаружены автоматически, например, с помощью обнаружения краев или анализа Фурье , или выбраны вручную. Затем участки в фокусе смешиваются для создания окончательного изображения.

Эту обработку также называют z-стекингом , слиянием фокальной плоскости (или zedification на французском языке). [4] [5]

В фотографии

Получение достаточной глубины резкости может быть особенно сложным в макросъемке , поскольку глубина резкости меньше (мельче) для объектов, расположенных ближе к камере, поэтому, если небольшой объект заполняет кадр, он часто находится настолько близко, что вся его глубина не может быть в фокусе сразу. Глубина резкости обычно увеличивается путем прикрытия диафрагмы (использования большего числа f ), но после определенной точки прикрытие диафрагмы вызывает размытие из-за дифракции , что сводит на нет преимущество нахождения в фокусе . Это также снижает яркость изображения. Фокус-стекинг позволяет эффективно увеличивать глубину резкости изображений, снятых при самой резкой диафрагме. Изображения справа иллюстрируют увеличение ГРИП, которого можно достичь путем объединения нескольких экспозиций.

Сложенное изображение первой скважины для отбора проб марсохода Curiosity в горе Шарп . Ширина отверстия составляет 1,6 см (0,63 дюйма), а глубина — 6,7 см (2,6 дюйма).

В миссии Mars Science Laboratory используется устройство под названием Mars Hand Lens Imager (MAHLI), которое может делать фотографии, которые впоследствии можно фокусировать. [6]

В микроскопии

В микроскопии высокие числовые апертуры желательны для захвата как можно большего количества света из небольшого образца. Высокая числовая апертура (эквивалентная низкому числу f) дает очень малую глубину резкости. Объективы с большим увеличением обычно имеют меньшую глубину резкости; объектив 100× с числовой апертурой около 1,4 имеет глубину резкости приблизительно 1 мкм . При непосредственном наблюдении образца ограничения малой глубины резкости легко обойти, фокусируясь вверх и вниз через образец; для эффективного представления данных микроскопии сложной трехмерной структуры в 2D фокус-стекинг является очень полезной техникой.

Сканирующая просвечивающая электронная микроскопия с атомным разрешением сталкивается с аналогичными трудностями, когда характеристики образца намного больше глубины резкости. Принимая серию через фокус , глубина фокуса может быть реконструирована для создания одного изображения, полностью находящегося в фокусе. [7]

Программное обеспечение/приложение

Галерея

Фотографии

Видео

Диаграммы

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Malin Space Science Systems - Mars Science Laboratory (MSL) Mars Hand Lens Imager (MAHLI) Описание инструмента". Msss.com . Получено 10.12.2012 .
  2. ^ Джонсон, Дэйв (2008). Как делать все: цифровая камера (5-е изд.). McGraw-Hill Osborne Media. стр. 336. ISBN 978-0-07-149580-6. Существует ряд программ, которые позволяют вам получить эквивалент бесконечной глубины резкости на ваших фотографиях с резким фокусом от переднего плана до самого заднего. Как это возможно? Делая несколько снимков одной и той же сцены и затем объединяя их в композицию, которая содержит только самые резкие части каждого изображения. Одна из лучших — Helicon Focus.
  3. ↑ Рэй 2002, 231–232
  4. ^ "Afficher le sujet - Французское предложение для "совмещения фокусов" • Le Naturaliste" . Lenaturaliste.net (на французском языке) . Проверено 5 октября 2012 г.
  5. ^ "Malin Space Science Systems - Mars Science Laboratory (MSL) Mars Hand Lens Imager (MAHLI) Описание инструмента". Msss.com . Получено 2012-10-05 .
  6. ^ "MSL Science Corner: Mars Hand Lens Imager (MAHLI)". MSL-SciCorner.JPL.NASA.gov . Архивировано из оригинала 2009-03-20 . Получено 05.10.2012 .
  7. ^ Ховден, Роберт; Синь, Хуолинь Л.; Мюллер, Дэвид А. (2010). «Увеличенная глубина резкости для сканирующей просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения». Микроскопия и микроанализ . 17 (1): 75–80. arXiv : 1010.4500 . Bibcode :2011MiMic..17...75H. doi :10.1017/S1431927610094171. PMID  21122192. S2CID  17082879.
  8. ^ "Focus Stacking Made Easy with Photoshop". Envato Tuts+ . 2013-03-14 . Получено 2023-04-17 .
  9. ^ «Руководство пользователя Avizo, модуль «Проекция стека изображений»» (PDF) . 2018-03-30.
  10. ^ "Focus stacking online - бесплатное онлайн-приложение для focus stacking". FocusStackingOnline.com . Получено 2020-08-02 .
  11. ^ "GUI для объединения фотографий для получения более глубокой глубины резкости или HDR". SourceForge.net . 27 ноября 2016 г. Получено 19 октября 2017 г.
  12. ^ "ImageFocusCombine" . Получено 2021-09-11 .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Фокус-стекинг» .