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奥林巴斯显微镜图像伽玛校正

2014-11-18  发布者:admin 

用光学显微镜拍摄的数字图象的可感亮度不仅依赖于试样照明的条件下,也对从其中获取的图像检测器的灵敏度和线性度。此外,该显示装置的,其中所述数字图像也被观察到的特性(电视,计算机显示器,平板显示器)的影响,在检体的光区和暗区之间的对比度的强度分布和相互关系。的影响的特征在于被称为可变伽马,这是探索在该交互式指南。

本教程初始化一个随机选择的样本图像,在奥林巴斯显微镜下拍摄的,显示在左侧窗口标题为样本图片。每个样品名称包括括号中,一个缩写指定在获得图像采用的对比度机制。以下命名法被使用:(FL)荧光;(BF) 明视野; (DF) 暗视场; (PC)相差(DIC) 微分干涉对比(诺马斯基); 和(POL) 偏振光。游客会注意到,标本使用光学显微镜的行为提供了各种技术教程图像处理过程中不同抓获。

直接出现在它们的右边标本图像窗口是一个传输函数图,它显示了样品中的输入和输出像素的亮度值之间的关系。下面的传递函数曲线图窗口是一个有权滑块伽玛校正,取值范围在值从0.45到2.5,并且可以通过平移滑块旋钮向左(较低的值),右(较高的值)进行调节。操作教程,请从样本选择的样本下拉菜单,调整伽玛校正控制,观察如何改变这个参数会影响样品的外观。

现代CCD和CMOS成像系统通常配备有能够通过使用查对表执行伽马校正数字信号处理电路。在彩色视频系统中,将相同的校正函数被应用到每个所述红色,绿色和蓝色通道的,或者在一个YCbCr色视频系统中的Y通道。现代数码显微镜的综合成像传感器通常通过预编程的校正曲线设置进行伽玛校正。这些校正是经常用户可配置的,并且可以被调节以选择多个伽马校正曲线之一。伽马校正可以发生在模拟信号处理引擎后的图像数据已经被收集来自光电二极管阵列。校正后的信号的红,绿和蓝分量是混合并输出到视频端口之前送入模拟 - 数字转换器。伽马校正,也可以引入在大多数流行的数字图象处理程序的数字后处理步骤。

由显示设备产生的亮度一般不施加电压信号的线性函数。这意味着,一个典型的阴极射线管(CRT),将不能正确地再现所显示的数字图像的亮度变化。 伽玛校正是能够补偿这种效应的过程。

在理想的情况下,由CCD或CMOS图像传感器产生的图像是光泳的强度的光电二极管阵列和信号增益和偏移输出到显示装置之间的线性关系的结果。输入照明和所述输出信号之间的关系由下式定义:

输出信号S(o) = K • (E)γ

其中,S(o)是输出信号的增益,ķ是比例常数,ê是曝光时间(与强度),以及γ是所述装置的线性度(γ)的测量。当伽马值是一致时,输出信号正比于曝光时间,或光落在传感器上的强度。因此,当伽马等于1,曝光时间或强度相对于输出电流的双对数曲线图将产生一条直线(如图所示的传递函数图中的教程窗口时,伽玛校正滑块是在中心位置)。大多数在光学显微镜使用的摄像机系统坚持这种关系。在的情况下的γ小于1,则图像中的暗特征变得更亮,但整体图像对比度下降的非常明亮,中间色调的灰度值之间。当伽玛有1和3之间的一个值,亮的特征变得更暗,总体对比度增加时,如示于图1。应当注意使用的伽马校正因子是图像的对比度的调整使得利用图像中的像素的整个范围内的。相比较而言,直方图拉伸和滑动技术移位的亮度值,尺寸和图像的像素分布的位置。

图1中的图像表现出的伽马校正上与耦合到光学显微镜的数字照相机系统所收集的典型样品的效果。这个标本是伊红 - 苏木素染色的哺乳动物弹性软骨成像和明照明模式下拍摄的薄款。当伽马射线被减少到0.45的值(图1(a)),在试样暗区与亮区和暗区之间的对比度对应的整体降低而增加亮度。增加伽玛值至2.5(图1(c)),抑制黑功能,并突显出亮的亮点,从而导致对比度的急剧增加。作为参考,在检体中还示出(图1(b)),与伽马校正因子等于1(线性)。

亮度是辐射光的能量的量度是基于非线性人类视觉响应(对数的)要轻。在许多情况下,在显微镜下观察到非常微弱的荧光图像不被精确地再现由电影,视频摄像机,或CCD成像装置。这是因为人眼容易地响应于具有低幅度,暗淡的特征以相同的视场与明亮的高光的标本,但线性成像设备不能正确地再现(在动态范围和极限值)由这些试样中产生亮度的差异。指数函数更接近匹配的人眼的对数响应。

为阴极射线管(CRT)显示设备(计算机显示器和电视机),在显示器的表面所产生的亮度是幂函数,它正比于施加在面板网格升至指数功率(通常为约2.5的电压)。这个功率函数的指数的数值被称为伽马,如上所讨论的用于数字成像设备的行为。伽马校正涉及调整的信号电压的电平,以抵消显示器输出的非线性效应。图2示出该非线性输出响应曲线(CRT的传递函数随着其补偿非线性的伽马校正曲线的典型的CRT的)。

伽马校正的数学形式是幂函数,其中每个输入值被升高到一个恒定的功率。理想地,校正函数的恒定功率应在CRT的伽马的倒数。这导致从黑色急剧上升校正曲线(参见伽玛校正曲线在图2中),其可以在视频系统中提升噪声在图像的暗区。在实践中,一个短的线性段一般是在传递函数的基础上,以减少暗噪声引入。的平面等离子和液晶显示器,它没有与电子枪相关的伽玛校正因素,日益普及有利于规范的显示器和线性成像设备之间的校准。

时调整计算机(和电视)将被用于图像处理,转移曲线(伽马校正)部分取决于显示器,在显示器上的亮度和对比度控制的设置。在许多情况下,该控制面板包括一个电位器或屏幕上的设置伽马可以影响非线性转移曲线的形状。这使得显微镜和数字艺术家来改变伽玛校正,以满足不同的口味和补偿监视器之间的可变性(年龄)。视频显示,可以校准含有不同灰度级的酒吧或广场灰度测试目标。在屏幕上可见的目标,不同的显示器控制调节等等全系列的亮度是没有任何一端失去灰度等级显示。经过适当校正的图像处理系统将生产印刷中出现相同的屏幕上的图像,这是数字图像数据的精确表示硬拷贝。