Stohování zaostření - Focus stacking

Série obrázků představujících šest snímků držák zaostření a Tachinid létat. První dva obrázky ilustrují typické DOF jednoho snímku při f / 10, zatímco třetí snímek je složen ze šesti snímků.
Stoh zaostření (pro větší hloubku ostrosti) v světlé pole světelná mikroskopie. Tento příklad je a rozsivka mikrofosilní v křemelina. Vlevo nahoře jsou tři zdrojové obrázky pořízené ve třech různých zaostřovacích vzdálenostech. Vpravo nahoře jsou tři masky použité k získání příspěvků jejich příslušných obrázků do finálního obrazu „focus stacked“ (černá není příspěvek, bílá je plný příspěvek). Dole je finální obrázek „focus stacked“.

Stohování zaostření (také známý jako fokální rovina sloučení a stohování z[1] nebo míchání zaostření) je digitální zpracování obrazu technika, která kombinuje více snímků pořízených na různých soustředit se vzdálenosti, aby výsledný obraz byl větší hloubka pole (DOF) než kterýkoli z jednotlivých zdrojových obrázků.[2][3] Stohování zaostření lze použít v každé situaci, kdy jednotlivé obrázky mají velmi malou hloubku ostrosti; makro fotografie a optická mikroskopie jsou dva typické příklady. Stohování zaostření může být také užitečné v krajinářská fotografie.

Stohování zaostření nabízí flexibilitu: protože se jedná o výpočetní techniku, lze při následném zpracování generovat obrázky s několika různými hloubkami ostrosti a porovnávat je pro nejlepší uměleckou hodnotu nebo vědeckou čistotu. Stohování zaostření také umožňuje generování obrazů fyzicky nemožných s běžným zobrazovacím zařízením; lze generovat obrázky s neplanárními oblastmi zaostření. Mezi alternativní techniky generování obrázků se zvětšenou nebo flexibilní hloubkou ostrosti patří kódování vlnoplochy a kamery světelného pole.

Technika

Výchozím bodem pro stohování zaostření je série obrázků zachycených na různé zaostřovací vzdálenosti; v každém obrázku budou zaostřeny různé oblasti vzorku. I když žádný z těchto obrazů nemá vzorek zcela zaostřený, společně obsahují všechna data potřebná k vygenerování obrázku, který má všechny části vzorku zaostřený. Zaostřené oblasti každého obrázku mohou být detekovány automaticky, například prostřednictvím Detekce hrany nebo Fourierova analýza nebo vybrané ručně. Opravy zaostření jsou poté smíchány dohromady, aby se vytvořil finální obraz.

Toto zpracování se také nazývá z-stacking, fokální rovina slučování (nebo zedifikace ve francouzštině).[4][5]

Příklad videa, jak se na obrázky aplikuje stohování zaostření

Ve fotografii

Dostatek hloubka pole může být obzvláště náročné v makro fotografie, protože hloubka ostrosti je u objektů blíže k fotoaparátu menší (mělčí), takže pokud rámeček vyplní malý objekt, je často tak blízko, že celá jeho hloubka nemůže být zaostřena najednou. Hloubka ostrosti se normálně zvyšuje zastavením clona (pomocí většího clonové číslo ), ale po určitém bodě zastavení příčin rozmazání v důsledku difrakce, což působí proti výhodě soustředění. Snižuje také světelnost obrazu. Stohování zaostření umožňuje účinně zvýšit hloubku ostrosti snímků pořízených při nejostřejší cloně. Obrázky vpravo ilustrují zvýšení DOF, kterého lze dosáhnout kombinací více expozic.

Skládaný obrázek Zvědavost Rovers první vzorkovací otvor v Mount Sharp. Otvor je široký 1,6 cm (0,63 palce) a hluboký 6,7 cm (2,6 palce).

The Mars Science Laboratory mise má zařízení s názvem Kamera Mars Hand Lens Imager (MAHLI), který umožňuje pořizovat fotografie, které lze později zaostřit na sebe.[6]

V mikroskopii

V mikroskopii vysoká číselné clony je žádoucí zachytit co nejvíce světla z malého vzorku. Vysoká numerická clona (ekvivalent k nízkému číslu f) poskytuje velmi malou hloubku ostrosti. Vyšší zvětšení objektivy obecně mají menší hloubku ostrosti; 100 × objektiv s numerickou clonou kolem 1,4 má hloubku ostrosti přibližně 1 μm. Při přímém pozorování vzorku lze omezení malé hloubky ostrosti snadno obejít zaostřením nahoru a dolů skrz vzorek; pro efektivní prezentaci mikroskopických dat složité 3D struktury ve 2D je velmi užitečná technika focus stacking.

Atomové rozlišení rastrovací transmisní elektronová mikroskopie naráží na podobné obtíže, kdy jsou vlastnosti vzorku mnohem větší než hloubka pole. Tím, že série ohniskových vzdáleností lze hloubku zaostření rekonstruovat a vytvořit tak jediný snímek zcela zaostřený.[7]

Software / aplikace

Software pro stohování zaostření
názevPrimární autorTyp aplikacePlošinaLicence
Adobe Photoshop[8] CS4, CS5, CS6Adobeplocha počítačeWindows, Mac OS XProprietární
Affinity Photo 'Focus Merge'Patkovéplocha počítačeWindows, Mac OS XProprietární
Aphelion s rozšířením MultifocusADCISplocha počítačeOknaProprietární, 30denní zkušební verze
Amira / Avizo „Projekce zásobníku obrazu“[9]Thermofisherplocha počítačeWindows, Mac OS X, LinuxProprietární
CamRangerCamRangerDesktop / MobileiOS, Android, Mac OS X, WindowsProprietární
Chasys Draw IESJohn Paul Chachaplocha počítačeOknaProprietární
CombineZAlan Hadleyplocha počítačeOknaGPL
Zmírnit (zkombinováno s align_image_stack nebo podobné)Andrew Mihal a Hugin vývojářský týmplocha počítačeMultiplatformníGPL
Focus StackerAlexander Boltnev, Olga Kacherplocha počítačeMac OS XProprietární
Focus Stacking online[10]Focus Stacking onlinewebová aplikaceVšechnoProprietární
Software pro produktovou fotografii Shutter StreamIconasysplocha počítačeWindows, Mac OS XProprietární
Helicon FocusDanylo Kozubplocha počítačeWindows, Mac OS XProprietární, 30denní zkušební verze
ImageJ s rozšířenou hloubkou ostrostiAlex Prudencio, Jesse Berent, Daniel Sageplocha počítačeUnix, Linux, Windows, Mac OS 9 a Mac OS XVeřejná doména
MacroFusion[11]Dariusz Dumaplocha počítačeLinuxGPL
PicolayHeribert Cypionkaplocha počítačeOknaFreeware
QuickPHOTO s rozšířením Deep FocusPromicraplocha počítačeOknaProprietární, 30denní zkušební verze
Zerene StackerRik Littlefieldplocha počítačeWindows, Mac OS X, LinuxProprietární, 30denní zkušební verze

Galerie

Obrázky

  • Mlýnek na pepř, stoh 28 snímků

  • Skládaný obrázek 3 × 2,5 mm elektrických vodičů

  • Holicí hlava, hromada 36 rámů, retušovaná

  • Macrolepiota procera, stoh 15 snímků

  • Skládaný obraz vnitřního hřebene květu orchideje

  • Skládaný obrázek dvou Arecaceae při pohledu přes otvor v kmeni stromu

  • Peleta, stoh 32 snímků

  • Alluaudia comosa, stoh 10 snímků

  • Plíseň zapnutá Litchi chinensis, stoh 20 snímků

  • Lebka, hromada 6 snímků

Videa

Diagramy

  • Software vytváří z nejostřejších oblastí v hromadě sekcí.

Viz také

Reference

  1. ^ „Malin Space Science Systems - Mars Science Laboratory (MSL) Mars Hand Lens Imager (MAHLI) Instrument Description“. Msss.com. Citováno 2012-12-10.
  2. ^ Johnson, Dave (2008). Jak na to: digitální fotoaparát (5. vydání). McGraw-Hill Osborne Media. p.336. ISBN  978-0-07-149580-6. Existuje celá řada programů, které vám umožní získat na fotografiích ekvivalent nekonečné hloubky ostrosti s ostrým zaostřením od popředí až po zadní část. Jak je tohle možné? Pořízením několika fotografií stejné scény a jejich následným naskladáním do kompozitu, který obsahuje pouze nejostřejší kousky každého snímku. Jedním z nejlepších je Helicon Focus.
  3. ^ Ray 2002, 231–232
  4. ^ „Afficher le sujet - Proposition d'un terme français pour“ focus stacking „• Le Naturaliste“. Lenaturaliste.net (francouzsky). Citováno 2012-10-05.
  5. ^ „Malin Space Science Systems - Mars Science Laboratory (MSL) Mars Hand Lens Imager (MAHLI) Instrument Description“. Msss.com. Citováno 2012-10-05.
  6. ^ „MSL Science Corner: Mars Hand Lens Imager (MAHLI)“. MSL-SciCorner.JPL.NASA.gov. Citováno 2012-10-05.
  7. ^ Hovden, Robert; Xin, Huolin L .; Muller, David A. (2010). "Rozšířená hloubka ostrosti pro skenovací přenosovou elektronovou mikroskopii s vysokým rozlišením". Mikroskopie a mikroanalýza. 17 (1): 75–80. arXiv:1010.4500. Bibcode:2011MiMic..17 ... 75H. doi:10.1017 / S1431927610094171. PMID  21122192.
  8. ^ „Snadné zaostřování pomocí Photoshopu“. photo.tutsplus.com. Citováno 2013-07-01.
  9. ^ Projekce zásobníku obrázků „Uživatelská příručka Avizo, modul“"". 2018-03-30.
  10. ^ "Focus stacking online - bezplatná online aplikace focus stacking". FocusStackingOnline.com. Citováno 2020-08-02.
  11. ^ „GUI pro kombinaci fotografií pro získání hlubšího DOF nebo HDR“. SourceForge.net. Citováno 2017-10-19.
  • Ray, Sidney. 2002. Aplikovaná fotografická optika. 3. vyd. Oxford: Focal Press. ISBN  0-240-51540-4.

externí odkazy