Баланс кольору цифрових зображень

140
Баланс кольору цифрових зображень

 

Відсутність належного балансу колірної температури між джерелом освітлення мікроскопа та плівковою емульсією або калібруванням електронного датчика зображення є найпоширенішою причиною несподіваних змін кольору під час мікрофотозйомки. Якщо колірна температура джерела світла надто низька, зображення матимуть загальний жовтуватий або червонуватий відтінок, а якщо колірна температура занадто висока, зображення матимуть синій відтінок. 

Пропонуємо вам скористатися інтерактивним посібником, щоб побачити, як можна використовувати параметри балансу білого та чорного в цифрових камерах для налаштування балансу кольорів на цифрових зображеннях.


 

Кожна назва зразка містить у дужках абревіатуру, що позначає контрастний метод, який використовується для отримання зображення.

  • (FL), флуоресценція; 
  • (BF), світле поле; 
  • (DF), темне поле; 
  • (PC), фазовий контраст; 
  • (DIC), диференціальний інтерференційний контраст; 
  • (HMC), контраст модуляції Гофмана; 
  • (POL), поляризоване світло. 

Можна побачити, що зразки, отримані за допомогою різних методів, доступних в оптичній мікроскопії, поводяться по-різному під час обробки зображень у посібнику.

Поруч із вікном Зображення зразка розташоване вікно Збалансованого зображення, у якому відображається зображення після застосування алгоритмів корекції балансу білого або чорного. Щоб працювати з посібником, виберіть перемикач Баланс білого або Баланс чорного зі списку Режим балансу у вікні знизу. Далі виберіть Вибір точки  або Прямокутне виділення зі списку Метод виділення області. Коли вибрано Вибір точки, наведіть курсор миші на область, яка має бути білою або чорною на зображенні, і натисніть кнопку, щоб застосувати відповідний алгоритм до зображення зразка. У вікні Баланс зображення автоматично відображатиметься оброблене зображення із застосованою корекцією білого або чорного. Вибір перемикача Прямокутне виділення увімкне виділення рамкою певної області на зображенні, до якої буде застосовано алгоритм корекції.

Коли цифрові пристрої захоплення використовуються для отримання кольорових зображень зразків в оптичній мікроскопії, отримання правильного колірного балансу для забезпечення правдивого представлення зразка зазвичай є основною метою. Навмисні відхилення від цієї стратегії зазвичай робляться лише для усунення проблеми з підготовкою зразка, яка створює небажаний відтінок кольору. Більшість цифрових камер наукового класу, включно з тими, які спеціально розроблені для мікроскопії, покладаються на налаштування балансу білого за допомогою вибраного значення кольору. При освітленні, що проходить, відповідна область (зазвичай біла або нейтрально-сіра) вибирається з поля зразка або налаштування виконується лише на освітленому полі, при цьому зразок видаляється зі шляху світла. Щоб виконати регулювання балансу білого в мікроскопі за допомогою відбитого освітлення, білу або нейтрально-сіру картку (або шматок паперу) можна розмістити на предметному столику мікроскопа замість зразка. Налаштування балансу білого згодом визначається шляхом вимірювання світла, відбитого від поверхні білої картки.

Рис.1 - Області вибору точок і рамок для налаштування балансу білого
Рис.1 – Області вибору точок і рамок для налаштування балансу білого

Більшість цифрових камер, призначених для мікроскопії, керуються за допомогою програмного забезпечення, розташованого на головному комп’ютері, наприклад програмного забезпечення Nikon для мікроскопії NIS-Elements. Коли в інтерфейсі користувача активовано вікно налаштування балансу білого, доступними є параметри вибору області в полі огляду для оцінки балансу білого системою камери. Зображення в реальному часі на моніторі слід ретельно перевірити на відповідну білу або нейтрально-сіру область, яка слугуватиме орієнтиром для датчика зображення. Якщо зображення, що відображається на моніторі, має колірний відтінок, який відрізняється від колірного балансу, який спостерігається в окулярах мікроскопа, систему камери необхідно налаштувати на баланс білого, щоб отримати точне зображення зразка. В ідеалі відображуваний колірний відтінок буде виділено схемою балансу кольорів камери, коли для налаштування балансу білого вибрано правильну область зразка.

Кілька типових прикладів ділянок зразка, які можна використовувати для встановлення алгоритмів балансу білого цифрової камери, представлені на Рис. 1. Зразки являють собою живу культуру фібробластів, зображену за допомогою диференціального інтерференційного контрасту (Рис. 1(a)), чотириразово забарвлений тонкий зріз гранул крохмалю в картопляній тканині під світловим освітленням (Рис. 1(b)), і еритроцитів людини у фазовому контрасті (Рис. 1(c)). Ділянки на кожному зображенні, придатні для налаштування балансу білого за допомогою техніки виділення області, виділено червоним контуром, а жовті стрілки вказують на конкретні точки на зображеннях, які можуть забезпечити задовільне калібрування балансу білого під час вибору одного пікселя.

Ділянка, вибрана як еталон балансу білого, має бути якомога більшою та вільною від ефектів забарвлення зразків, які проникли в середовище для фіксації. Програмне забезпечення для регулювання балансу білого в багатьох системах дозволяє виділяти або одну точку (піксель) на зображенні, або більшу область, яку можна позначити виділенням рамки за допомогою курсора миші. Кращі результати зазвичай досягаються, якщо вибрати якомога більшу область. Набагато ширша варіація результатів може виникнути, якщо для налаштування вибрано одну точку, оскільки коливання локалізованих комбінацій інтенсивності червоного, зеленого та синього пікселів може сприяти загальному візуальному ефекту білого. Вибираючи більшу область, виходить середнє значення для більшої кількості пікселів у масиві датчиків із покращеною ймовірністю досягнення прийнятного колірного балансу. Після вибору еталонної області починається налаштування балансу білого, і система камери використовує або алгоритм, або таблицю пошуку (LUT), щоб установити відповідні електронні значення (наприклад, посилення датчика для кожного з компонентних кольорів), які створюють нейтральне або біле значення кольору.