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Funktionen von 3D-Mikroskopen

3D-Profilanzeige für Messobjekte, die in zweidimensionaler Ansicht schwer zu verstehen sind
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Erstellung von dreidimensionalen Bildern aus zweidimensionalen Bildern

Ein wichtiger Vorteil digitaler Mikroskope gegenüber herkömmlichen optischen Mikroskopen liegt in ihrer Fähigkeit, dreidimensionale Bilder zu erstellen. Die dreidimensionalen Profile von Betrachtungsobjekten sind anhand von zweidimensionalen Bildern oft schwer zu verstehen. Eine der wichtigsten Funktionen digitaler Mikroskope besteht in ihrer Fähigkeit, dreidimensionale Bilder aus einem "Stapel" zweidimensionaler Bilder in Richtung der Z-Achse zu erstellen.

Die Funktion der "3D-Darstellung", wie sie in verschiedenen Produkten, wie z.B. dem KEYENCE VHX-1000 und dem BZ-9000 vorhanden ist, ermöglicht eine präzise und detaillierte Betrachtung des Profils beliebiger Objekte. Diese Profile können auf einfache Weise vergrößert und in jedem beliebigen Winkel gedreht werden.


Simulation der 3D-Darstellung der KEYENCE VHX-1000


3D-Bilder mit dem D.F.D.-Verfahren (VHX-1000)

  3D-Bilder
Bild vom digitalen Mikroskop KEYENCE VHX-1000.
Selbst ganzflächig scharfgestellte Bilder, die mittels Tiefenzusammensetzung erhalten wurden, können Profile aufweisen, welche bei zweidimensionaler Darstellung schwer zu verstehen und zu erkennen sind. Das KEYENCE VHX-1000 besitzt standardmäßig eine 3D-Darstellungsfunktion, die es dem Benutzer ermöglicht, das Profil aus verschiedenen Winkeln zu betrachten: Das "D.F.D.-Verfahren" *

* Ermöglicht einfachen Betrieb ohne Elektromotoren mit Hilfe des Mehrbetrachtersystems.
 

3D-Bilder durch Volume Rendering (BZ-9000)

 
Bild vom KEYENCE BZ-9000 Fluoreszenz-Mikroskop.
Mit dem KEYENCE BZ-9000 kann ein dreidimensionales Bild aus einer Reihe von Bildern konstruiert werden, die mit unterschiedlicher Fokustiefe entlang der Z-Achse aufgenommen wurden. Dank eines ausgeklügelten Algorithmus mit OpenGL* kann das 3D-Bild sehr rasch durch sogenanntes Volume Rendering gezeichnet werden, das sehr speicherintensiv ist. Diese 3D-Funktion schöpft das gesamte Potential der Grafikkarte aus.

*OpenGL: Eine vom Betriebssystem unabhängige Bibliothek für qualitativ hochwertige 3D-Echtzeitgrafiken. Kann für die direkte Steuerung der Hardwarefunktionen einer Grafikkarte (Rendering Engine) verwendet werden.
 

Volume Rendering

Verfahren zur Visualisierung der Helligkeitsebenen der Punkte (Voxel) in einem dreidimensionalen Raum durch direkte Umwandlung in ein zweidimensionales Bild anstelle der Umwandlung in Polygone. Dies führt zu einer beträchtlichen Menge an Daten und Berechnungen, da nicht nur Oberflächeninformationen, sondern auch interne Informationen berechnet werden.

Bildzusammensetzung (D.F.D.-Verfahren)

  Bildzusammensetzung mittels DFD-Verfahren
Das D.F.D.-Verfahren ermöglicht eine Bildzusammensetzung, bei der weniger Daten erforderlich sind als bei herkömmlichen Modellen. Beim D.F.D.-Verfahren werden die Positionen der Vorsprünge und Vertiefungen in jenem Bereich, in dem das Bild nicht scharf gestellt werden kann, auf Grundlage mehrerer Bilder errechnet, wodurch Daten mit exakten Höhendifferenzen erhalten werden. Daher ist eine Bildzusammensetzung mit weniger Abtastdaten möglich als bei herkömmlichen Modellen. Die Bilder müssen nicht überall scharf gestellt sein, wodurch die Analyseeffizienz
erhöht wird.
 

Von Vorteil, wenn das Profil bei ausschließlicher Verwendung von zweidimensionalen Bildern unscharf ist

Dreidimensionale Profile sind in zweidimensionalen Bildern oft nur unscharf zu erkennen. In solchen Fällen ermöglicht es die "3D-Darstellung", das Profil mit einem Blick zu erkennen und das Objekt aus verschiedenen Winkeln zu betrachten. Dies ermöglicht z.B. eine präzise und schnelle Berichterstellung gegenüber dem Auftraggeber.

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