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奥林巴斯显微镜成像数字图像采样频率

2014-03-11  发布者:admin 

 为了匹配显微镜及随附照相机系统的光学和电子的分辨率,数字图像应具有每水平线样本的足够的数量,以便在显示忠实代表提交给数字化装置中的原始信号。 这种互动式教学探讨变异标本采样频率如何影响最终图像的分辨率。

本教程以初始化出现在题为信号的采样频率的窗口随机产生的模拟信号。 下方的窗口是一个采样频率滑块,使用户能够改变频率的范围1样品内的每个像素的一个样本为每32个像素。 用户可以通过按下复位按钮,将鼠标光标复位到一个新的模拟信号。

当一个模拟信号被数字化,以不足的采样频率(实际上,当采样频率滑块调整到值超过每样本的几个像素),事件被错过并且这种现象被称为混叠的发展。 混叠将导致不仅在重要的高空间频率信息的损失,而且在引入杂散频率较低的数据,如下面更详细地讨论。

一种数字图像的空间分辨率由像素,被称为采样间隔 ,并且与数字化设备的精度之间的距离来确定。 每个像素的数字图像中的数值表示平均超过采样间隔的光学图象的强度。 那些比数字采样间隔小的光学图像的功能将不会在数字图像准确地表示。 需要注意的是有涉及图象分辨率其他真实世界的考虑因素是复杂的在成像设备(如CCD)的采样间隔之间的简单关系的概念,并在试样的相应的时间间隔是很重要的。 而知道的间隔,所述成像装置能够采样的理论意义上,它是有用的,大多数捕获设备不离散点取样,但集成在一个显著区域。 对于这个和其它原因,很难在实践中直接涉及的光学图像中观察到的特征的尺寸,以一个“有效”的采样间隔是必要的,数字化器以保留功能。 尽管这一实际并发症,该教程演示了采样频率和图像分辨率之间的关系。(本文来源:奥林巴斯显微镜成像数字图像采样频率

根据香农的抽样定理 ,为了保留原始图像的空间分辨率,数字化设备必须使用一个采样间隔不大于所述光学图像的最小可分辨特征的二分之一的尺寸更大。 这相当于获得样品在包含在图像中的最高空间频率的两倍,参考点通常被称为奈奎斯特准则 。 如果分辨率的光学图像中的阿贝极限为约0.22微米,数字化仪必须在对应于试样空间到0.11微米或更小的时间间隔进行采样。 一种数字化,样品每行扫描线512点便会有鉴于约56微米(512×0.11微米)的最大水平视场。 每扫描线或单位面积试样的数字样本,这可以通过过大所带来的光学放大倍率,数量的增加不会产生更多的空间信息和图像会被说成是过采样 。 需要注意的是过采样经常故意做检查或显示的衍射图案或点扩散函数,产生的视场减小,或获得冗余值,以确保所显示的图像的保真度。在大多数情况下,为了确保足够的采样用于高分辨率成像,为2.5〜3的样品的最小可分辨特征的时间间隔是理想的。

在由数字化所产生的像素的间距相隔太远相比,图像的高频细节的情况下,该样品的信息可接着伪装成是不实际存在于试样的较低空间频率的图像特征。 混叠是发生突然当取样频率低于临界水平,并可能导致的莫尔条纹的产生在试样与规则间隔的,重复的图案,如可见于图1中所示的硅藻一个特有的现象。 在该图中,在左侧面板(A)显示与具有0.90的数值孔径和1.5倍辅助镜头40倍物镜获得的硅藻的图像。 右侧面板(b)表示不带辅助透镜相同的视场。 别名是存在于面板(b)和出现了一系列的硅藻硅藻低频酒吧。 在大多数情况下,混叠突然产生以采样频率小于或等于大约1.5倍的重复,高频图案,如在该图中观察到的。 应当指出的是,虽然所得到的图像的空间频率artifactually由混叠改变时,信号的幅值是不显著改变。