Наложение фокуса - Focus stacking

Серия изображений, демонстрирующая шестизначное изображение скоба фокусировки из Тахинидная муха. Первые два изображения иллюстрируют типичный DOF одного изображения при f / 10, а третье изображение состоит из шести изображений.

Наложение фокуса (для увеличения глубины резкости) в светлое поле световая микроскопия. Этот пример диатомовый микрофоссилий в диатомовая земля. Вверху слева показаны три исходных изображения, снятые с трех разных фокусных расстояний. Вверху справа показаны три маски, используемые для получения вкладов соответствующих изображений в окончательное изображение с «наложением фокуса» (черный - нет вклада, белый - полный вклад). Внизу - последнее изображение с фокусировкой.

Наложение фокуса (также известен как слияние фокальной плоскости и z-укладка^[1] или фокусное смешение) это цифровая обработка изображений техника, которая объединяет несколько изображений, сделанных в разных фокус расстояния, чтобы получить результирующее изображение с большей глубина резкости (DOF), чем любое из отдельных исходных изображений.^[2][3] Наложение фокуса можно использовать в любой ситуации, когда отдельные изображения имеют очень малую глубину резкости; макросъемка и оптическая микроскопия два типичных примера. Наложение фокуса также может быть полезно в пейзажная фотография.

Наложение фокуса обеспечивает гибкость: поскольку это вычислительный метод, изображения с несколькими различными глубинами резкости могут быть сгенерированы при постобработке и сравнены для достижения наилучшего художественного достоинства или научной ясности. Наложение фокуса также позволяет создавать изображения, физически невозможные с помощью обычного оборудования для обработки изображений; могут быть созданы изображения с неплоскими областями фокусировки. Альтернативные методы создания изображений с увеличенной или гибкой глубиной резкости включают: кодирование волнового фронта и камеры светового поля.

Техника

Отправной точкой для совмещения фокуса является серия изображений, снятых с разным фокусным расстоянием; на каждом изображении в фокусе будут разные области образца. Хотя ни одно из этих изображений не имеет полностью сфокусированного образца, они все вместе содержат все данные, необходимые для создания изображения, в котором все части образца находятся в фокусе. Сфокусированные области каждого изображения могут быть обнаружены автоматически, например, через обнаружение края или Анализ Фурье, или выбирается вручную. Затем пятна в фокусе смешиваются вместе, чтобы создать окончательное изображение.

Эта обработка также называется z-stacking, объединением фокальной плоскости (или zedification на французском языке).^[4][5]

Воспроизвести медиа

Видео-пример применения наложения фокуса к изображениям

В фотографии

Достаточно глубина резкости может быть особенно сложно в макросъемка, потому что глубина резкости меньше (мельче) для объектов, находящихся ближе к камере, поэтому, если небольшой объект заполняет кадр, он часто оказывается настолько близким, что вся его глубина не может быть в фокусе сразу. Глубина резкости обычно увеличивается при остановке отверстие (используя больший f-число ), но после определенного момента остановка вызывает размытие из-за дифракции, что противодействует тому, чтобы быть в центре внимания. Это также снижает яркость изображения. Наложение фокуса позволяет эффективно увеличивать глубину резкости изображений, снятых с самой резкой диафрагмой. Изображения справа иллюстрируют увеличение глубины резкости, которое может быть достигнуто путем комбинирования нескольких экспозиций.

Сложенное изображение Кьюриосити Роверс первое отверстие для отбора проб в Mount Sharp. Отверстие имеет ширину 1,6 см (0,63 дюйма) и глубину 6,7 см (2,6 дюйма).

В Марсианская научная лаборатория у миссии есть устройство под названием Тепловизор с ручным объективом Mars (MAHLI), с помощью которого можно делать снимки, которые впоследствии можно сфокусировать.^[6]

В микроскопии

В микроскопии высокий числовые апертуры желательно захватить как можно больше света от небольшого образца. Высокая числовая апертура (эквивалентная малому числу f) дает очень малую глубину резкости. Более высокое увеличение линзы объектива обычно имеют меньшую глубину резкости; объектив 100x с числовой апертурой около 1,4 имеет глубину резкости около 1 мкм. При непосредственном наблюдении за образцом ограничения малой глубины резкости легко обойти, сфокусировавшись вверх и вниз через образец; Для эффективного представления данных микроскопии сложной 3D-структуры в 2D очень полезной техникой является наложение фокуса.

Атомное разрешение растровая просвечивающая электронная микроскопия сталкивается с аналогичными трудностями, когда детали образца намного больше, чем глубина резкости. Взяв сквозной ряд, глубину резкости можно восстановить для создания единого полностью сфокусированного изображения.^[7]

Программное обеспечение / Приложение

Программное обеспечение для наложения фокуса

имя	Основной автор	Тип приложения	Платформа	Лицензия
Adobe Photoshop[8] CS4, CS5, CS6	Adobe	Рабочий стол	Windows, Mac OS X	Проприетарный
Affinity Photo «Слияние фокуса»	Засечки	Рабочий стол	Windows, Mac OS X	Проприетарный
Афелий с расширением Multifocus	ADCIS	Рабочий стол	Windows	Собственная 30-дневная пробная версия
Амира / Avizo 'Проекция стопки изображений'[9]	Термофишер	Рабочий стол	Windows, Mac OS X, Linux	Проприетарный
CamRanger	CamRanger	Настольный / мобильный	iOS, Android, Mac OS X, Windows	Проприетарный
Chasys Draw IES	Джон Пол Чача	Рабочий стол	Windows	Проприетарный
CombineZ	Алан Хэдли	Рабочий стол	Windows	GPL
Enfuse (в сочетании с align_image_stack или похожие)	Эндрю Михал и Hugin Команда разработчиков	Рабочий стол	Мультиплатформенность	GPL
Укладчик фокуса	Александр Болтнев, Ольга Качер	Рабочий стол	Mac OS X	Проприетарный
Фокус стекирования онлайн[10]	Фокус стекирования онлайн	веб приложение	Все	Проприетарный
Программное обеспечение Shutter Stream Product Photography	Iconasys	Рабочий стол	Windows, Mac OS X	Проприетарный
Геликон Фокус	Даниил Козуб	Рабочий стол	Windows, Mac OS X	Собственная 30-дневная пробная версия
ImageJ с расширенным плагином глубины резкости	Алекс Пруденсио, Джесси Берент, Даниэль Сейдж	Рабочий стол	Unix, Linux, Windows, Mac OS 9 и Mac OS X	Всеобщее достояние
MacroFusion[11]	Дариуш Дума	Рабочий стол	Linux	GPL
Picolay	Эриберт Ципионка	Рабочий стол	Windows	Бесплатное ПО
QuickPHOTO с расширением Deep Focus	Промикра	Рабочий стол	Windows	Собственная 30-дневная пробная версия
Zerene штабелеукладчик	Рик Литтлфилд	Рабочий стол	Windows, Mac OS X, Linux	Собственная 30-дневная пробная версия

Галерея

Картинки

• 

  Мельница для перца, стопка 28 рамок

• 

  Наборное изображение электрических проводов 3 × 2,5 мм

• 

  Бритвенная головка, стопка 36 кадров, ретушь

• 

  Макролепиота процедурная, стопка из 15 кадров

• 

  Сложенное изображение внутреннего гребня цветка орхидеи

• 

  Сложенное изображение двух Арековые смотреть через дыру в стволе дерева

• 

  Пеллеты, стопка 32 кадра

• 

  Alluaudia comosa, стопка из 10 кадров

• 

  Плесень на Litchi chinensis, стопка 20 кадров

• 

  Череп, стопка из 6 кадров

Ролики

• Воспроизвести медиа

Диаграммы

• 

  Программное обеспечение создает из самых резких областей в стопке секций.

Смотрите также

• Метод Бренизера
• Глубокий фокус
• Фотография Epsilon
• Брекетинг фокуса
• Линза Фрейзера
• Визуализация с высоким динамическим диапазоном (HDR)
• Сшивание изображений
• Слияние изображений
• Микроскопия # Деконволюция
• Shift-и-добавить для укладки астрофотографий

Рекомендации

1. "Малин Космические научные системы - Марсианская научная лаборатория (MSL) Марсианский ручной линзовый датчик изображения (MAHLI) Описание прибора". Msss.com. Получено 2012-12-10.
2. Джонсон, Дэйв (2008). Как делать все: цифровая камера (5-е изд.). McGraw-Hill Osborne Media. п.336. ISBN  978-0-07-149580-6. Существует ряд программ, которые позволяют получить на фотографиях эквивалент бесконечной глубины резкости с резким фокусом от переднего плана до заднего. Как это возможно? Сделав несколько снимков одной и той же сцены и затем сложив их в композицию, в которой представлены только самые резкие части каждого изображения. Один из лучших - Helicon Focus.
3. Луч 2002, 231–232
4. "Afficher le sujet - Предложение французских терминов для" объединения фокуса "• Le Naturaliste". Lenaturaliste.net (На французском). Получено 2012-10-05.
5. "Малин Космические научные системы - Марсианская научная лаборатория (MSL) Марсианский ручной линзовый датчик изображения (MAHLI) Описание прибора". Msss.com. Получено 2012-10-05.
6. "Научный уголок MSL: тепловизор с ручным объективом Марса (MAHLI)". MSL-SciCorner.JPL.NASA.gov. Получено 2012-10-05.
7. Ховден, Роберт; Xin, Huolin L .; Мюллер, Дэвид А. (2010). «Расширенная глубина резкости для сканирующей просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения». Микроскопия и микроанализ. 17 (1): 75–80. arXiv:1010.4500. Bibcode:2011MiMic..17 ... 75 ч. Дои:10.1017 / S1431927610094171. PMID  21122192.
8. «Совмещение фокуса стало проще с Photoshop». photo.tutsplus.com. Получено 2013-07-01.
9. "Руководство пользователя Avizo, модуль" Проекция стека изображений"". 2018-03-30.
10. «Стопка фокуса онлайн - бесплатное онлайн приложение стекирования фокуса». FocusStackingOnline.com. Получено 2020-08-02.
11. «Графический интерфейс для объединения фотографий для получения более глубокой глубины резкости или HDR». SourceForge.net. Получено 2017-10-19.

• Рэй, Сидней. 2002 г. Прикладная фотографическая оптика. 3-е изд. Оксфорд: Focal Press. ISBN  0-240-51540-4.

внешняя ссылка

• Какие камеры имеют встроенную систему фокусировки?, Ноябрь 2019.
• СМИ, связанные с Наложение фокуса в Wikimedia Commons