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Focus Stacking mit der Helicon Focus Software in der Makro- und Mikrofotografie

Praktisches, plattformübergreifende Software Tool zur Steigerung der Tiefenschärfe und Bildqualität in der Mikroskopie

Die Firma Helicon bietet ein leistungsfähiges Softwarepaket für PC und Mac an, welches aus den zwei Modulen Remote und Focus besteht:

• Remote:  Tethering-Software zur Steuerung von Kamera und motorisiertem Stativ zur automatisierten Erstellung eines Bildstapels
• Focus:     Softwaregestützte Weiterverarbeitung des Bildstapels zur Erstellung eines perfekten Einzelfotos

Bei der Focus Stacking Technik wird ein Bildstapel von unterschiedlich fokussierten Einzelbildern aufgenommen und im Anschluss zu einem perfekten, hochauflösenden Einzelfoto mit hoher Tiefenschärfe weiterverarbeitet. Die Software besteht aus zwei Modulen. Das Helicon Remote-Modul fungiert als Steuersoftware für Kamera und Stativ (Z-Achse). 

Nach der Aufnahme kann der Bildstapel mit dem Focus Software-Modul weiterverarbeitet werden. Die beiden Module sind miteinander verzahnt, mit einem Klick gelangt man in das andere Modul. Damit ist ein effizientes, bequemes Arbeiten möglich.

Durch die automatisierte Erstellung von unterschiedlich fokussierten Einzelbildern am Mikroskop lässt sich die Bildqualität (Tiefenschärfe und Auflösungsvermögen) erheblich steigern. Der Trick dabei: Die Software verwendet nur die schärfsten Bildareale jeder Einzelaufnahme.

Helicon Focus: Kurzbeschreibung

Die Kernfunktion von Helicon Focus besteht darin, mehrere Bilder mit unterschiedlichen Schärfeebenen zu einem einzigen Bild zusammenzurechnen (zu rendern). Das fertige Bild besitzt eine viel höhere Tiefenschärfe als eine Einzelaufnahme. Oftmals werden Bildstapel (= Bildserien, Stacks) von mehr als hundert Einzelfotos aufgenommen. Bildstapel in dieser Größe werden in der Regel vollautomatisch mithilfe eines motorisierten Stativs immer mit der gleichen Schrittweite automatisiert aufgenommen. Aber auch Focusreihen von wenigen Aufnahmen, die händisch erstellt worden sind, liefern oftmals gute Ergebnisse.

Der Algorithmus analysiert jedes Einzelbild und übernimmt nur die schärfsten Pixel jeder Einzelaufnahme. Das Ergebnis ist oftmals ein perfektes Foto mit hoher Tiefenschärfe in jeder Ebene. Durch den leistungsfähigen Algorithmus hat man oft den Eindruck, dass sich auch das Auflösungsvermögen deutlich gesteigert hat. 

Da die Software für aktuelle spiegellose Systemkameras und Spiegelreflexkameras mit Bildsensoren von über 60 MP entwickelt worden ist, kommt sie auch sehr gut mit großen Bilddateien zurecht. Beim Software Rendering werden sowohl Multicore CPUs als auch leistungsfähige Grafikkarten (GPU) voll ausgenutzt, dadurch ergibt sich eine kurze Verarbeitungszeiten auch bei großen Bilddaten. Auf der Herstellerseite werden auch Benchmarks zur Verarbeitungsgeschwindigkeit angegeben.

In der folgenden Bildreihe stellen wir die wichtigsten Funktionen der Helicon Software vor:

Nach der Aufnahme der Focus-Reihe, die entweder händisch oder mit dem Helicon Remote Modul erstellt worden ist, liegen die Einzelaufnahmen gewöhnlich in einem Ordner. Über den Menüpunkt "Datei ==> Bilder öffnen" kann die ganze Bildserie auf einmal geladen werden. Wenn der Import erfolgreich durchgeführt wurde, sind im rechten Bildbereich die Bilder der Serie als kleine Einzelbilder zu sehen.

Wir empfehlen, die ersten Versuche mit der Standardeinstellung der Software durchzuführen und gleich mit dem "Rendering"  zu starten.

Nach dem Drücken des Rendering-Buttons kann man der Software beim Arbeiten zuschauen. Auf der rechten Bildschirmseite bei den kleinen Übersichtsaufnahmen und im Hauptfenster wird angezeigt, welche Einzelaufnahme gerade analysiert wird. 

In der rechten Schwarz-Weiß-Aufnahme wird angezeigt, welche der analysierten Bilddetails für die spätere Summationsaufnahme weiterverarbeitet werden.

Ist die Software mit der Verarbeitung fertig, wird das Ergebnisbild sofort angezeigt.

Hat alles geklappt und ist man mit dem Ergebnis zufrieden, empfiehlt es sich, das Ergebnisbild gleich abzuspeichern.

Optional kann man noch unterschiedliche Rendering-Algorithmen auswählen. Für klassische Aufnahmen im Einsatzbereich Mikroskopie und Makroskopie erzielt man mit Methode C in der Regel die besten Ergebnisse. Welches Rechenmodell für die jeweilige Anwendung am besten geeignet ist, sollte jedoch individuell ausgetestet werden.

• Methode A (gewichteter Mittelwert)
• Methode B (Tiefenabbild)
• Methode C (Pyramide)

Auf der Hersteller-Website finden Sie eine Erklärung für die wichtigsten Parameter.

Das Programm bietet noch weitere praktische Funktionen, wie zum Beispiel die Umwandlung der Bildserie in einen 3-D-Datensatz, "Retouching", "Text/Scale" oder "Saving".  

Ist die Bildserie in einem 3D-Datensatz überführt, kann der Helicon 3D Betrachter das Objekt frei im Raum drehen und auch die Beleuchtungsrichtung verändert werden.

Weitere Informationen zur Software finden Sie auf der Helicon Website des Herstellers.