3d сканирование микро объектов
3d сканирование — это очень мощный инструмент и его применение не ограничивается объектами и сценами, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни. Возможность определения 3d размера крошечных (даже микроскопических) объектов также может быть полезной.
3d сканирование через микроскоп немного отличается от обычного сканирования. В основном потому, что, когда вы смотрите на объект в микроскоп, то он выглядит не так, как вы привыкли его видеть изо дня в день.Так, например, места, находящиеся не в зоне фокусировки получаются очень сильно размытыми. Этот эффект зависит от размеров угла, в котором собирается свет от линзы, захватывающей изображение. К такой линзе относится ваш глаз, объектив камеры в повседневной жизни или линза объектива при использовании микроскопа.
[Эти 3 картинки сняты с разным фокусным расстоянием, поэтому одни части четкие, а другие размытые]
В повседневной жизни при использовании камеры или ваших глаз расстояние от объектива до объекта может быть достаточно большим — от нескольких метров и более. Как результат, камера или ваш глаз могут собирать свет только в небольшом диапазоне углов, обычно меньше одного градуса. Для сравнения, микроскопы собирают свет в больших пределах углов — до 45 градусов. Угол должен быть таким большим, потому что линза находится очень близко к объекту рассмотрения. Но при больших углах, те объекты, которые находятся не в фокусе становятся сильно размытыми. В фотографии этот термин связан с числом диафрагмы и большие числа диафрагмы (которые имеют большой угол сбора света) превосходно размывают то, что находится не в точке фокусировки. В результате этого в микроскопе те части изображения, которые находятся очень близко (в нескольких микрометрах) от фокальной плоскости, получаются в фокусе. Чтобы выбрать ту часть изображения, которая находится в фокусе, нужно использовать автоматический метод определения локальной контрастонсти изображения (так работает автофокус в большинстве камер). (Чтобы выбрать самую четкую часть изображения в микроскопе всего лишь нужно при помощи локального контраста (так работает автофокус в большинстве камер) найти те части, которые находятся в фокусе.
[В этой серии изображений в фокусе находится только шестое изображение, т.к. имеет самый высокий локальный контраст…]
[… использование диагностики кромки для того, чтобы подчеркнуть локальный контраст в изображении]
[В этой серии изображений в фокусе только пятьдесят пятое изображение]
Вся уловка в фокусе при 3d сканировании состоит в том, что микроскоп позволяет обнаружить, какие части изображения находятся в фокусе. И при помощи этого можно получить трехмерную поверхность образца. На самом деле, сканировать достаточно просто:
- Получить изображения с фокусом, настроенным под разные расстояния.
- На каждом изображении выделить те части, которые находятся в фокусе.
- Привести фокусное расстояние к тому, которое использовалось для захвата четкого изображения.
Это очень просто. Если вы знаете, что одна часть объекта в фокусе при фокусном расстоянии в 1 мм, то значит объект находится на расстоянии 1 мм от объектива. Если другая часть объекта находится в фокусе при фокусном расстоянии в 2 мм, значит эта часть находится в 2 мм от объектива.
Это может быть и простая идея, но она дает высокое качество 3d реконструкции объекта.
[Реконструированная 3d форма резистора. Использовалось 60 изображений, сфокусированных на 0.01 мм друг от друга.]
Видео полученного резистора
