НОВОСТИ

Выбор цифровой камеры, адаптера, а также программного обеспечения является "краеугольным камнем"  для построения системы для проведения достоверных исследований на  микроскопе. Установка цифровой камеры и системы документирования позволяет создавать базы данных исследований, структурировать изображения, добавлять в отчеты экспертов и исследователей качественный наглядный материал для консультаций  и обучения.

 

Микроскопы Olympus CX31 и BX43  в комплекте с камерами для микроскопии

 

На сегодняшний день  представлено большое количество выпускаемых  камер для микроскопии с различным разрешением от 0,4 до 50 Мегапикселей (МПикс). В этой статье мы дадим разъяснение применения той или иной камеры в зависимости от задачи, стоящей перед исследователем.

 

Первый шаг -определение задач, которые будет решать цифровая камера и программное обеспечение. В большинстве случаев, это получение микрофотографий объектов, а также проведение измерений на полученных снимках.

В базовые функции программного обеспечения обычно входят следующие вкладки:

• Управление камерой (экспозиция, баланс белого, геометрические коррекции);
• Стандартное редактирование изображений (настройка яркости, контраста и цветовой баланс);
• Измерения длин, площадей, радиусов, счетчика
• Дополнительными пакетами можно добавить программное обеспечение для продвинутых измерений, составления архивов, сшивки нескольких полей изображения в единый файл (панорамирование), 3D-моделирование, деконволюции и пр.

При выборе цифровой камеры для микроскопа необходимо обращать внимание на следующие параметры:

• Физический размер матрицы (измеряется в дюймах)
• Разрешение матрицы (МПикс)
• Чувствительность к различному цветовому спектру,
• Тип матрицы (CCD или CMOS)
• Скорость передачи данных «живого» изображения на максимальном разрешении (кадров в сек),
• Интерфейс передачи данных (GigE, Firewire, USB 2.0, USB 3.0)

Рассмотрим все эти параметры подробно на примере нескольких цифровых камер.

 

Зависимость необходимого разрешения камеры от оптического микроскопа.

 

Основные качественные показатели  камер для микроскопии можно описать по следующему принципу: чем больше размер пикселя, тем больше этот пиксель может принять света от образца. Таким образом, чувствительность и соотношение сигнал/шум у камеры с физически крупными пикселями будут выше, чем у камер с меньшим размером пикселей. Это очень условное и приблизительное правило, но в большинстве случаев оно работает.

 

Задача	Съемка с максимальной детализацией	Качественная цветопередача	Бюджетная камера	Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия, темнопольная микроскопия
Камера для микроскопии	Olympus DP73	Olympus DP27	Olympus SC50	Olympus XM10
Разрешение , Мпикс	17.3	5.0	5.0	1.4
Размер сенсора	1/1.8	2/3	1/2.5	2/3
Тип матрицы (сенсора)	CCD	CCD	CMOS	CCD
Размер пикселя, мкм	4.4x4.4	3.45x3.45	2.2x2.2	6.45x6.45
Экспозиция	23 мкс-60 с	50 мкс-8 с	3 мкс-2,74 с	100 мкс-160 с
Охлаждение	нет	нет	нет	Пельтье
Цветность,бит	14	12	12	14
Скорость съемки, кадр/сек	27 - 15	30 - 15	77-15,2	80 - 15
Размер камеры, мм	85,4х77,6	77х42,5	58х33	86х48
Вес камеры, г	900	160	182	420
Интерфейс передачи данных	IEEE 1394a	USB 3.0	USB3.0	IEEE 1394a

В таблице показано сравнение характеристик камер Olympus.

Зеленые поля — это информация, на которую необходимо обращать внимание в первую очередь, золотистые — второстепенная информация, а неотмеченные вообще не имеют значения для конечного пользователя.

 

К примеру, камера XM10 обладает самым большим размером пикселя, а значит прекрасным соотношением "сигнал/шум" и высокой чувствительностью. Это идеальный выбор для люминесцентной (флуоресцентной) микроскопии. Камера SC 50 обладает самой маленькой матрицей и самым скромным размером пикселя. Это говорит нам о том, что достичь хорошего изображения с этой камерой будет сложнее, чем с Olympus DP27.

 

Чем больше увеличение микроскопа, тем меньше  света попадает на матрицу камеры. Следовательно, время экспозиции возрастает, появляется усиление сигнала и шумы становятся видимыми.

 

При использовании большого оптического увеличения (400х, объектив 40х) необходимы камеры с высокой светочувствительностью и большим физическим размером пикселей. Увеличить размер пикселяможно 2 способами:

• Геометрическое увеличением размера матрицы камеры ( с 1/3 " до 2/3 или 1");
• Снижение разрешения камеры ( с 5 Мпикс до 1.4 Мпикс).

Рассмотрим преимущества и недостатки разных вариантов подробнее.

Оптическое разрешение системы R для некогерентного источника света (то есть для любого осветителя микроскопа(галогеновая лампа, ртутная лампа, либо светодиод (LED) ) будет описываться следующей формулой:

где λ – усредненная длина волны источника света( обычно 550 нм), n – коэффициент преломления среды, NA – числовая апертура объектива.

При увеличении 1000х (объектив 100х высокого класса с NA 0,95) на лабораторном микроскопе с галогенным источником (средняя длина волны порядка 500 нм) мы получаем разрешение около 300 нм.

Таким образом,какая бы качественная камера у нас ни была, микроскоп не сможет разрешить две точки находящиеся на расстоянии менее 300 нм.
Поле зрения при увеличении 1000х составит порядка 250 мкм по X. В таком случае необходимое количество пикселей камеры будет высчитываться из простой формулы: отношение поля зрения к разрешению.

Sx = Lx / R = 250 / 0,3 = 833 пикселя.

Далее из соотношения сторон матрицы легко определить ее количество пикселей по оси Y:

Sy = Sx × ¾ = 625 пикселей. (При стандартном соотношении сторон матрицы 4 к 3).

Разрешение камеры Rcam = Sx × Sy = 520 000 px.

 

Из полученных значений мы можем сделать вывод, что для работы на микроскопе с увеличением 1000х достаточно камеры с разрешением 1 МПикс. При этом, используя камеру 10 мегапикселей, мы  потеряем в качестве изображения из-за низкого соотношения сигнал шум, и работы на завышенных настройках чувствительности.

 

Именно по этой причине практически все современные биологические флуоресцентные камеры для микроскопии для работы с клетками обладают разрешением не более 1,4 Mpx (миллионов пикселей), но зато снабжены матрицами большого физического размера и, как следствие, большой светочувствительностью (cм. сравнение характеристик камер Olympus — камера XM-10).

Для исследователей, работающих с различным увеличением (от 5х до 1500х) рекомендуется применение камер 3,1 или 5 МПикс. Это универсальные камеры, позволяющие работать как с большим увеличением, так и с большим полем зрения при малом увеличении.
Выбор камеры с матрицей 5 Mpx рекомендован тем, кто в основном проводит детальное микрофотографирование при большом увеличении. Выбор же камеры 5,10 и более мегапикселей рекомендуется для исследователей, работающих с относительно крупными объектами, а также использующих стереомикроскопы.

 

Спектральная чувствительность.

При выборе камеры необходимо обращать внимание на спектральную чувствительность, в зависимости типа проводимых исследований.
Цветные камеры с равномерной чувствительностью во всем видимом диапазоне позволяют работать с образцами в светлом и темном поле, поляризации и ДИК (DIC – диференциально-интерференционный контраст).

 

Камеры для флуоресценции, УФ или ИК захвата в основном монохромные (черно-белые). Это обусловлено серьезным повышением отношения "сигнал/шум" (вплоть до нескольких порядков, так как теперь не нужны  фотоэлементы для каждого из основных трех цветов) – все исследования в невидимых глазу областях обычно сопряжены с катастрофическим недостатком отражающей способности наблюдаемого объекта, слабой флуоресценции и пр.

 

Спектральная чувствительность камеры Olympus SC50

 

Как видно из графика, камера Olympus SC50 обладает хорошей чувствительностью в видимом диапазоне, но применить ее для инфракрасной фотосъемки или ультрафиолетового захвата изображения не представляется возможным.

 

Размер матрицы и выбор C-mount адаптера.

При выборе камеры лучше руководствоваться правилом – чем больше матрица, тем лучше.

Разумеется,  есть исключения, но  это специальные системы, строящиеся под определенные узкоспециализированные задачи  в области микроскопии.
Большая матрица дает два важных преимущества над матрицей меньшего размера (при одинаковом разрешении обеих):
— соотношение сигнал/шум выше, следовательно, выше чувствительность
— больше размер поля зрения – изображение в окулярах и на камере становится максимально приближенным по геометрическому увеличению (достигается при корректном подборе С-mount адаптера).

 

На рисунке показано сравнение размеров матриц стандартных  камер для микроскопии.

 

При выборе C-mount адаптера для получения изображения на камере максимально приближенного к прямоугольнику вписанному в изображение окуряров необходимо придерживаться следующего правила: какой размер матрицы камеры, такая и кратность у адаптера, который для неё необходим. Так, для камеры с размером матрицы 1/2 " подходит адаптер 0.5х, 1/3 - 0.35х.

 

Полезно также учитывать фактор виньетирования (снижение яркости изображения от центра к краю) и усиление аберраций при удалении от центра изображения. Часто в микроскопах разных производителей оптика может иметь аберрации, связанные  с изменением либо освещенности поля зрения (при настройке по методу Кёллера это  либо же изменения цвета окраски препарата ( хроматические аберрации). В микроскопах ведущего производителя Olympus устранены все хроматические аберрации

 

 

Поле зрения камер с различным размером матрицы относительно линейного поля 22 мм, видимого в окуляр.

Разумеется, можно использовать камеры с другими оптическими адаптерами, однако это риск получить либо слишком маленькое поле зрения либо получить изображение с черными краями. Например, камера с размером матрицы 1/3″ с адаптером 1х даст крошечное поле зрения, что будет неудобно в практической жизни. Изображение на камере с матрицей 1″  и адаптером 0.5 будет иметь черные края.

 

Интерфейс подключения камеры.

На сегодняшний день самыми популярными для подключения цифровых камер для микроскопии остаются интерфейсы:

1. Firewire (IEEE 1394a)
2. USB 2.0
3. USB 3.0
4. GigE

Firewire сейчас считается морально устаревшим, однако не утратил своей актуальности. Для подключения цифровой камеры для микроскопии нужен либо разъем  IEEE 1394а либо разъем PCI Express в материнской платы ПК. Камеры  Olympus всегда поставляются с платой расширения PCIe для подключения к ПК.

 

GigE является более скоростным интерфейсом, что благоприятно отражается на скорости съемки. Подключение идет в сетевой порт ПК. Это может оказаться неудобным, если Вам также нужно будет пользоваться локальной сетью или Internet. Выходом является подключение дополнительной сетевой платы для работы с камерой для микроскопии.

 

USB 2.0 является удобным интерфейсом для подключения камеры. Для подключения необходим порт USB 2.0, имеющийся на любом ПК. Ограничением этого интерфейса является то, что при подключении нескольких устройств (флешки, USB-модем,принтер) уменьшается скорость съемки.

 

USB 3.0 новый более эффективный интерфейс, который позволяет существенно увеличить скорость и качество съемки в микроскопии. Так,  для USB 2.0 камеры Videozavr VZ-C50S  скорость съемки на полном разрешении составляет 5 к/сек,тогда как для Olympus SC50 на интерфейсе USB 3.0 составляет 15 к/сек. Для новой камеры VideoZavr VZ-C50S-B с интерфейсом USB 3.0 скорость съемки составляет 14 кадров в секунду.

 

Камеры с интерфейсом USB 3.0, например, камера Olympus UC90 обладает качественным «живым» изображением с  разрешением 4K и частотой кадров от 25 к/сек.

Рутинные исследования в ветеринарии

Животным проводят биохимические анализы крови, общие клинические анализы мочи, иммунологические исследования (анализы смывов), копрологические, исследования соскобов кожи и т.д. согласно ГОСТ ISO 7218-2011. Так как в основном работа ведётся в светлом поле ( исследования крови, мочи, бактерилогоические исследования), то для проведения  анализов используются обычные биологические микроскопы Olympus. Из линейки  оборудования ведущего мирового производителя подойдут, например, бинокулярные модели Olympus CX31 или Olympus CX41 с освещением по Кёлеру. Или же модификации с тринокулярной насадкой, что позволяет подключить камеру для архивирования. Все эти микроскопы обеспечивают получение четкого, контрастного изображения исследуемого образца при равномерно распределенном в его плоскости проходящем свете. Преимуществом данных приборов является также их приятная цена при гарантированной надежности и высококлассной оптике.

Olympus CX31 для работы в светлом поле в комплекте с камерой для микроскопии

 

 Светлопольная микроскопия  используется по требованиям методик ГОСТ Р 51921-2002, ГОСТ Р 52814-2007, ГОСТ Р 53665-2009, ГУВ МСХ СССР 29.04.1980 г.,ГОСТ 25382-82,ГОСТ 25311-82 и др.

 

Темнопольная микроскопия

Согласно требованиям ГОСТ 25386-91 для диагностики лептоспироза проводят темнопольную микроскопию мочи.Для этого используют темнопольный микроскоп с объективом 20х ( общее увеличение 200х).Лептоспиры видны в виде серебряных извитых нитей с крючочками на конце. Для работы в тёмном поле специалисты выбирают микроскоп Olympus CX41.

Olympus CX41 - более совершенный и, соответственно, более функциональный биологический микроскоп - часто приобретают для ветеринарных учреждений высокого уровня.

Olimpus CX41  для работы в тёмном поле с цифровой камерой

 

 

Для визуального осмотра/наблюдения, а также проведения операций не крупным "пациентам" можно приобрести стереомикроскоп Olympus SZ61 с линзой 0.25X-0.3X  для обеспечения большого рабочего расстояния. Это дает возможность работать под микроскопом с различными медицинскими инструментами. Прибор фиксируется на штативе, например, U-STU3 (см. брошюру Рабочие стереомикроскопы "Olympus"). Таким образом, из него получается почти операционный микроскоп, хотя стоит Olympus SZ61 гораздо дешевле, чем последний.

 

Olympus SZ61 на подвижном штативе, который крепится к операционному столу.

 

Для демонстрации изображений, получаемых с микроскопа, можно оснастить его цифровой камерой и специальным программным обеспечением VideoZavr. С помощью данного оборудования можно обучать студентов на практических примерах, давая наглядное представление о работе ветеринара.

 

Люминесцентные (флуоресцентные)  исследования в ветеринарии

Согласно ГОСТ 26075-2013 для диагностики бешенства применяют люминесцентный (эпи-люминесцентный, флуоресцентный) микроскоп в рамках протокола Метода флуоресцирующих антител (МФА).

В окрашенных препаратах не пораженная вирусом бешенства мозговая ткань светится тусклым, серовато-желтым цветом.

Антиген вируса бешенства выявляется в нейронах и вне клеток в виде ярких зеленых гранул различной формы и величины - от едва заметных до имеющих размер в диаметре 15-20 мкм. Иногда отмечается большое количество мелких ярких зеленых частиц (размером до 1 мкм) округлой и овальной формы.

Диагноз бешенство считается установленным, если в нескольких полях зрения микроскопа в исследуемом препарате обнаруживают типичные желтовато-зеленые гранулы. При этом в контрольных препаратах (в мазках или отпечатках из мозга здоровых не болевших бешенством белых мышей, окрашенных ФАГ), а также в исследуемых препаратах, окрашенных КФГ и предварительно обработанных АнГ и окрашенных ФАГ, подобных образований быть не должно.

Флуоресцентный (люминесцентный) микроскоп - является мощным инструментом диагностики, так как при наличии меченных антител, можно диагностировать и другие заболевания. Так, люминесцентная микроскопия используется при диагностике африканской чумы свиней ( ГОСТ 28573-90 ) и токсоплазмоза.

Для люминесцентной микросокопии в лабораториях часто используют микроскоп Olympus CX41 .Он полностью соответствует требованиям ГОСТ 28573-90 и 26075-2013, имеет высококлассную оптику и имеет срок службы 25 лет.

Люминесцентный микроскоп Olympus CX41 для диагностики бешенства

 

Большое влияние на цвет и качество изображения имеет блок флуоресцентных фильтров. В Olympus CX41 есть 2 комплектации светофильтров : синего возбуждения и зелёного возбуждения.

Синее возбуждение применяется для таких меток как ФИТЦ-меченные антитела (флуоресцеинизотиоционат, ФИТЦ, FITC), Акридин Оранжевый (Acridine orange) для окраски ДНК, РНК, Аурамин. Именно этот набор фильтров чаще всего используется в ветеринарии.

 

Окраска антителами при исследовании на бешенство. Увеличение 1000х, синее возбуждение. Люминесцентный микроскоп Olympus CX41, цифровая камера VideoZavr VZ-M14F.

 

 

Зелёное возбуждение применяется для антител с метками родамин B (RB200) и тетраметилродамин (ТРИТЦ, TRITC), окраски по Фёльгену.

Максимальное соответствие длин волн возбуждения в микроскопе Olympus позволяет полностью возбудить краситель для получения качественного и контрастного изображения исследуемого препарата.

 

Люминесцентный Olympus CX41 можно укомплектовать цифровой камерой для микроскопии, что дает возможность вести базу данных исследований, упрощает  межлабораторный контроль и дает возможность работать с живым изображением на мониторе вместо традиционной работы с окулярами микроскопа.

 

 

Приказом №346н от 12 мая 2010 года Министерство здравоохранения и социального развития РФ утвердило порядок организации и производства судебно-медицинских экспертиз в ГСЭУ РФ. Для проведения их основных видов (биохимической, генетической, судебно-биологической и других) в Приложении № 2 был определен стандарт оснащения экспертных учреждений и экспертных подразделений системы здравоохранения медицинскими приборами и оборудованием.

Многие специалисты, подбирающие оборудование в соответствие с данным стандартом, останавливают свой выбор на моделях мировых производителей, например, Olympus. Для проведения генетических экспертиз (III) обычно выбирают биологический микроскоп Olympus BX43. Это исследовательский прямой микроскоп проходящего света. С помощью него можно осуществлять экспертное исследование различных объектов биологического происхождения для их диагностики и идентификации (на уровне геномной ДНК). Высококлассная оптика микроскопа позволяет работать как в светлом поле так и в люминесцентных (флуоресцентных) исследованиях.

Микроскоп BX43 в комплекте с цифровой камерой UC90

 

 

Для проведения медико-криминалистических экспертиз (IV) учреждения также должны быть оснащены биологическим микроскопом для проведения исследований в проходящем свете, и здесь больше других подходит микроскоп Olympus CX41 (профессиональный микроскоп с надежным осветителем, высококачественной UIS2- оптикой и богатым выбором опций). Данная экспертиза включает в себя сравнительный анализ вещественных доказательств и объектов: различных документов, образцов и др.

 

Микроскоп Olympus CX41  в комплекте с цифровой камерой Olympus SC50

 

 

Кроме того, для измерительных операций (микроизмерения линейных размеров объектов, деталей следов, инородных частиц, расстояний между объектами) вместо стереомикроскопа МБС с системой цифровой фотосъемки часто выбирают его аналог, стереомикроскоп Olympus SZ61, оснащенный камерой Olympus SC 50 или VideoZavr VZ-C50S-B и программным обеспечением cellSens или VideoZavr Multimetr. Так как стереомикроскопы Olympus успешно используются в лабораториях МВД России  и имеют рекомендательные письма, они гарантированно подходят для решения большинства идентификационных и диагностических задач технико-криминалистической экспертизы документов.

Микроскоп Olympus SZ61 поставляется со встроенным адаптером 0.5х для подключения C-mount камер.

Для проведения судебно-биологических экспертиз (V), объектами которой являются, например, волосы, кровь, кусочки органов, тканей и гистологических препаратов, необходимы биологический и люминесцентный микроскоп. Здесь используют Olympus CX31 и Olympus CX41 (для наблюдения объектов, на основе анализа их люминесценции) соответственно.

Люминесцентный (флуоресцентный) микроскоп Olympus CX41 позволяет получать качественные изображения как в светлом поле, так и в флуоресцентных исследований.

 

 

Судебно-гистологическая экспертиза (VI) осуществляется для определения микроскопической структуры тканей и органов человека и для установления наличия и оценки их патологических изменений. Для нее специалисты ищут несколько микроскопов. Один из них должен быть лабораторным со встроенной системой освещения, обеспечивающим возможность проведения исследований по методу светлого поля в поляризованном свете. Кроме того, он должен включать в себя цифровую систему документирования. Здесь часто применяется микроскоп Olympus BX46 (тринокулярный) с набором для поляризации.

Olympus BX46 с набором для поляризации и цифровой камерой для документирования исследований

 

В качестве лабораторного микроскопа со встроенной системой освещения, с поляризационными элементами и цифровой системой документирования можно выбрать модель Olympus BX53. Это поляризационный цифровой микроскоп для исследований прозрачных и непрозрачных объектов в проходящем свете — как обыкновенном, так и поляризованном. Большой выбор анализаторов и компенсаторов позволяют расширить набор используемых методик и повысить точность исследований.
Наличие камеры и программного обеспечения позволяет проводить измерения  на полученных изображений и печатать отчеты на бланке а также консультироваться с коллегами.

 

Поляризационный микроскоп Olympus BX53 с линзой Бертрана и вращаемым анализатором

 

Стереомикроскоп Olympus SZ61 часто берут на позицию рабочего стереоскопического микроскопа по схеме Грену, где требуется максимальное увеличение до 200Х и возможность проведения исследований в проходящем и отраженном свете. Для того чтобы прибор был оснащен цифровой системой документирования, Olympus SZ61  легко дооснащается цифровой камерой и ПО.

Цифровой люминесцентный (флуоресцентный)  микроскоп Olympus CX41, используемый для проведения судебно-биологических экспертиз, специалисты экспертных учреждений находят также, когда ищут рабочий микроскоп с цифровой системой документирования и со встроенной системой освещения, обеспечивающий следующие методы исследования: светлое и темное поле, фазовый контраст, поляризованный свет и люминесценцию.

 При работе с цифровой камерой для микроскопии имеется ряд настроек, которые нужно учитывать для получения снимков наилучшего качества.

В этой статье дана расшифровка основных параметров работы камер для микроскопии.

 

Настройки экспозиции

Параметры экспозиции снимка определяют, насколько тёмным или светлым окажется изображение, снятое камерой.

    Выдержка/затвор/экспозиция -основной параметр всех цифровых камер.

    Длительность выдержки определяет, какой промежуток времени матрица будет воспринимать свет. Чем больше выдержка, тем больше света попадет на матрицу, которая фиксирует изображение. Именно при помощи выдержки мы можем повлиять на исходное изображение, получаемое камерой. Все остальные настройки применяются уже после его получения.

Ручная экспозиция

    Время экспозиции  - время накопления света датчиком камеры, измеряется в миллисекундах.
    Аналоговое усиление - усиление сигнала АЦП (Аналогово-Цифрового Преобразователя) камеры.Это некий коэффициент, на который умножается исходное значение сигнала, поступающего с датчика камеры,. Все пиксели становятся ярче, включая паразитные шумы.Так как этот параметр добавляет шума, его стоит использовать только в крайнем случае при недостатке света, когда другими способами не получается “вытянуть” изображение.

Для удобства пользователей во многих камерах разработана функция автоэкспозиции.    

Автоэкспозиция (при выключенной настройке длительность экспозиции задается вручную)  - система автоматического выбора времени накопления кадров для обеспечения указанного уровня освещенности.
    Цель автоэкспозиции - заданный уровень освещенности, который стремится обеспечить автоэкспозиция. Параметр условный и имеет шкалу только для наглядности.

Что такое Шум  на фотографиях?

Шум - это паразитные, в основном одиночные, пиксели на изображении, которые не совпадают по яркости и цвету с окружающими их пикселями. Более всего они заметны на однородных областях изображений. Определённый уровень шума всегда присутствует в любом электронном приборе, который передаёт или принимает «сигнал». В цифровых камерах сигналом является свет, достигающий сенсора камеры.

Несмотря на то, что шум в принципе неустраним, он может быть настолько мал относительно сигнала, что покажется отсутствующим. В характеристиках камеры производители указывают параметр “Отношение сигнал/шум”, чем он больше - тем меньше шумов на получаемом изображении.

Помните! Чтобы увеличить количество света, попадающего на сенсор камеры, можно:

•     повысить яркость источника освещения;
•     открыть диафрагму;
•     увеличить значение экспозиции.
   

Настройка баланса белого

Баланс белого - это процесс цветокоррекции, в результате которого объекты, которые глаз видит белыми (серыми), будут отображены белыми (серыми) на изображении.

Баланс белого учитывает «цветовую температуру» источника освещения, а также любые цветовые оттенки, которые придают итоговому изображению просветляющие и защитные покрытия оптики, светофильтры, поляризаторы и прочие оптические элементы, участвующие в формировании изображения, попадающего на матрицу камеры.

Баланс белого можно проверить по RGB-гистограмме, установив однотонный серый объект перед камерой. RGB-гистограмма – это график наличия на изображении оттенков красного (R), зеленого (G) и синего (B).

Гистограмма распределения цветов на изображении до установки баланса белого (Videozavr Multimetr)	Гистограмма распределения цветов на изображении после установки баланса белого (Videozavr Multimetr)

 

Если “горб” на графиках всех трех каналов в одном месте, значит баланс белого в норме. А если, например, красный канал (Red) сильно сдвинут вправо, значит, баланс белого определен некорректно.

 

Препарат ахиллового сухожилия кролика, микроскоп Olympus CX41 Смещенная цветопередача препарата до установки баланса белого	Препарат ахиллового сухожилия кролика, микроскоп Olympus CX41 Естественная цветопередача после установки баланса белого

Примечание: в отличие от светодиодных осветителей, у которых температура цвета почти не зависит от изменения интенсивности освещения, у ламп накаливания (в том числе и галогенных) цветовая температура сильно зависит от изменении яркости осветителя (подаваемого на лампу напряжения), поэтому баланс белого необходимо перенастраивать при любом, даже незначительном, изменении интенсивности освещения.

Автобаланс белого - автоматическая корректировка баланса белого, алгоритм определяющий значения температуры цвета и тональности в зависимости от содержания изображения.
    Может давать искаженные результаты при применении его к изображению без однотонных белых (серых) участков. Поэтому перед применением алгоритма автобаланса белого следует установить под микроскоп однотонный объект (или пустой участок микропрепарата) и скорректировать экспозицию таким образом, чтобы не было недосвеченных и пересвеченных участков на изображении.

 Температура цвета - это установка значения цветовой температуры для всего изображения. При правильной установке вы получите цвета соответствующие тому изображению, которое вы видите в окулярах. Если у получившегося снимка преобладают неестественные синие и голубые цветовые тона, значит, цвета «недостаточно нагреты», установлена слишком низкая цветовая температура сцены, необходимо её повысить. Если же на всём снимке преобладает красный тон – цвета «перегреты», установлена слишком высокая температура, необходимо её понизить.
    Тональность - задаем преобладающий оттенок на изображении от красного к синему.
 

 

Настройки цвета

 Оттенок - настройка, меняющая только цветовую компоненту, например, красный на желтый, оставляя неизменными общие яркость и контраст.
    Насыщенность цвета - определяет, насколько ярко выраженными будут цвета на изображении.
    Яркость - осветляет или затемняет все изображение целиком, 0 - это черный цвет, 100 - белый.
    Гамма - позволяет осветлить темные участки, не меняя при этом светлые, и наоборот.
    Контраст - усиливает разницу между светлыми и темными областями изображения.
    Цветность - перевод итогового изображения в цветное или черно-белое.

 

Другие настройки камер

 

Скорость потока - количество кадров, передаваемое на ПК в режиме живого изображения. Если Вы используете камеру с частотой кадров, например, 150 к/сек, а компьютер "слабый" и подвисает при работе с камерой, можно уменьшить скорость потока кадров, чтобы ослабить нагрузку на процессор.
   В некоторых камерах задается Частота электросети (подавление мерцания от электрической лампы накаливания), что позволяет компенсировать мерцание лампы накаливание. В микроскопах Olympus используются стабилизированные к перепадам напряжения блоки питания, что позволяет получить однородный поток света без колебаний в интенсивности.

 

Биннинг

Биннинг - объединение пикселей. Скорость меньше, но позволяет убрать шумы за счет усреднения сигналов с соседних пикселей. При работе с USB 2.0 камерами этот параметр существенно ускоряет получение "живого изображения" на мониторе ПК, что позволяет демонстрировать студентам или коллегам изображение под микроскопом или же записывать видеоролики.

Так как в USB 3.0 камерах скорость передачи намного выше, то биннинг в них редко используется (например, при анализе спермы в ПО VideoZavr Sperm /CASA/).

 

 

    Режимы обработки
        Полный - доступны все цветовые настройки камеры.
        Быстрый - настройки обработки цвета отключены, но при этом получаемое изображение наиболее естественное, так как к нему не применяется дополнительных обработок. При этом дополнительно снижается нагрузка на процессор компьютера.
    Обработка реального времени - включение этой настройки позволит обрабатывать кадры “на лету” без пропуска кадров, но для работы этой функции нужен быстрый компьютер.
    Субсэмплинг - это способ получения остальных разрешений в списке разрешений камеры, кроме полного. Обычно в списке разрешений доступны три разрешения: полное, уменьшенное в два раза и уменьшенное в четыре раза.
        Скиппинг - пропуск пикселей. Ускоряет обработку (и, как следствие, скорость передачи кадров), так как нет необходимости учитывать промежуточные пиксели при формировании изображения заданного разрешения из исходного.

       Виньетирование
Ззатемнение/осветление изображения по краям кадра (полезно при использовании оптических адаптеров 0.5х или 0.35х).
    Коэффициент виньетирования - устанавливает значение на сколько сильно затемнять/осветлять края изображения.
    Центральная область - задает размер центральной области, которая будет оставаться неизменной.
    Компенсация виньетирования - включение/выключение функции.
Функция коррекции виньетирования часто является встроенной , как, например в ПО cellSens Standard (Dimension).Это позволяет делать коррекцию в режиме реального времени. В ПО VideoZavr эта функция также доступна, но при работе уже с готовыми изображениями с камеры.