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[CS3] Lineare Bildoperationen

[CS3] - Lineare Bildoperationen | PSD-Tutorials.de

Erstellt von Solanum, 15.08.2008.

  1. Solanum

    Solanum Noch nicht viel geschrieben

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    Lineare Bildoperationen
    Hoi zusammen,

    brauche mal etwas die Hilfe von den absoluten Pro's !

    Ich muss am Dienstag in meiner Arbeitsgruppe einen Vortrag halten zum Thema Bildoptimierung von biologischem Bildmaterial. In unserem Fall in erster Linie Fotos von Immunofluoreszenz-Färbungen. Hierzu wird bei uns ein Fluoreszenzmikroskop mit angeschlossener Digitalkamera benutzt. Diese nimmt RGB Bilder der Histologieschnitten auf.

    So ein Foto sieht z.B. so aus

    http://www.svua-detmold.nrw.de/rubriken/tiergesundheit/pat/bilder/grossebilder/ak5_jpg.jpg

    http://www.psd-tutorials.de/modules/Forum/13_tipps-tricks/442-bilder-das-forum-posten.html


    Unsere Kamera nimmt zwar RGB Bilder auf, jedoch gibt es (ausser Farbrauschen) nur Bildinformationen in einer Farbe, nämlich der Fluoreszenzfarbe der Färbung. IMO kann man die Bilder dementsprechend wie ein eingefärbtes Graustufenbild betrachten.

    Das Ziel ist es, diese Fotos so zu bearbeiten, dass sie einen schönen Kontrast aufweisen, der Background reduziert wird, jedoch keine Bilddetails verändert, entfernt oder hinzugefügt werden.
    Das ganze darf natürlich nur über lineare Bildanpassungen geschehen.

    Hier kommen wir jetzt zu meiner Frage.
    Nach meinem wissen definitiv lineare Operationen sind Helligkeit/Kontrast, bei dem jedoch das Histogramm einfach verschoben wird, ohne das man eine gute Kontrolle über den Beschnitt der Helligkeitswerte hat. (Clipping-Gefahr)
    Daher hätte ich jetzt zur Tonwertkorrektur gegriffen, da diese massiv präziser arbeitet und man eine direkte Kontrolle über den Beschnitt hat. Hier stellt sich jedoch die Frage, ob die Tonwertkorrektur (wenn man ausschliesslich den Regler für den Schwarz- und Weisspunkt nutzt) eine lineare Veränderung der Pixel verursacht. (Der Mitteltonkontrast-Schieber darf natürlicht nicht benutzt werden, da dieser nicht linear arbeitet -> Gamma).
    Bei meiner Recherche bin ich auf Wikipedia über diesen Eintrag:

    Punktoperator (Bildverarbeitung) ? Wikipedia
    gestossen, in dem von einer teilweise linearen Anpassung die Rede ist.


    Des weiteren bin ich über den Begriff linearer Histogrammausgleich gestossen.

    http://www.imagingbook.com/fileadmin/de/errata2/ch05-061.pdf

    Hier hab ich mittlerweile aber rausgefunden das der Begriff wohl etwas anderes ist als eine Kontrastanpassung zur Bildoptimierung.


    Damit ich meinen Leuten im Labor nun fundiert sagen kann ob sie lieber die Tonwertkorrektur (präziser und sicherer) oder doch "Helligkeit/Kontrast" benutzen sollen, muss ich wissen ob die Tonwertkorrektur linear arbeitet.
    Wie oben schon erwähnt, weisen die Bilder nur Pixel in einem Farbkanal auf (grün, rot, blau sind in der Regel Standard). Daher könnte man die Tonwertkorrektur im jeweilgen RGB Kanal durchführen, da die anderen sowieso ein relevantes Histogramm aufweisen.


    Im Anhang hab ich ein Foto das ich mit der Tonwertkorrektur im grünen RGB Kanal korrigiert habe (nur den Schwarzpunkt-Regler an die Kante im Histogramm gezogen ohne einen Beschnitt zu erzeugen, der würde biologische Daten verändern).
    Wie kann ich jetzt ein Kontrollfoto, das bei gleichen Aufnahmeparametern angefertigt wurde (Belichtungszeit, mehr können wir nicht einstellen am Mikroskop) korrekt bearbeiten, dass Kontrolle und Färbung optischen verglichen werden können? Ich hätte jetzt ne saubere Tonwerkorrektur (Schwarz- und Weisspunkt Regler an die Kanten gezogen) gemacht, auch wenn diese eventuell nicht genau die gleichen Korrekturwerte aufweist..
    Wäre das richtig?

    Hoffe ich könnt mir meinen Infos was anfangen und mir etwas helfen.. komme im Moment mit den Vorbereitungen des Vortrages (der erst noch auf Englisch sein muss..) nicht weiter. :(

    Danke euch!!

    [​IMG]

    [​IMG]
     
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 15.08.2008
    #1      
  2. bluetrail

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    Lineare Bildoperationen
    Gradation

    Ich will mich nicht zu weit aus dem Fenster lehnen, weil ich mit
    "Molekularfotografie" ;-) noch nichts zu tun hatte, ich würde
    Vergleichsbilder aber mit der "Gradationskurve" bearbeiten.

    Du stellst sie für ein Bild passend ein und speicherst sie ab.
    Dann kannst du bei jedem Bild die gleiche Kurve wieder anwenden.
    Die Gradation ist für Helligkeit und Kontrasteinstellungen oft die
    bessere Wahl.
     
    #2      
  3. Solanum

    Solanum Noch nicht viel geschrieben

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    Lineare Bildoperationen
    AW: Lineare Bildoperationen

    @ bluetrail
    Das Problem ist bloss, dass eine Gradationskurve keine lineare Veränderung der Pixel verursacht, ausser ich nutze sie als gerade Linie bei der ich ausschliesslich die Endpunkte an die Kanten des Histogramms ziehe (was IMO in der Tonwertkorrektur einfacher zu bewerkstelligen ist, vorallem wenn man von Nutzern ausgeht die absolut keine Photoshop Erfahrung haben).

    Bin mittlerweile aber schon etwas schlauer. :)
    Die Tonwertkorrektur (wenn man nur mit dem Schwarz- und Weisspunktregler arbeitet) ist eine lineare Bildoperation. Damit wäre sie für meine Zwecke gestattet.

    lg
     
    #3      
  4. Weichzeichner

    Weichzeichner Alles muss funktionieren.

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    AW: Lineare Bildoperationen

    Weshalb genau soll die Bearbeitung 'linear' erfolgen?
    Ohne deine Einschränkung würde ich es so versuchen:
    Ersteinmal eine eine Einstellungsebene 'Tonwertkorrektur'. Damit ziehen wir die Regler links und rechts ein ganz kleines Bisschen aufeinander zu.
    Dann eine Farbton/Sättigung Einstellungsebene, in der wir die Sättigung um 20-30 verringern.
    Und schließlich duplizieren wir die Hintergrundebene und wenden darauf den Hochpassfilter mit der Stärke von 2-3 an. Anschließend den Ebenenmodus auf Ineinanderkopieren. Das gibt dem Bild eine satte Schärfe und alles wird besser zu erkennen sein.
    Wenn du nur Linear arbeiten willst, dann bleiben dir wohl nicht viele Möglichkeiten -> also wirst du die Qualität nicht sehr viel verbessern können.

    Ich habe gesprochen.

    EDIT: Hier das Ergebnis, wenn man meine Schritte befolgt hat:
    Mit Bearbeitung: ______________________Und ohne:
    [​IMG][​IMG]
     
    Zuletzt bearbeitet: 16.08.2008
    #4      
  5. Solanum

    Solanum Noch nicht viel geschrieben

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    @ Weichzeichner
    Danke dir. Nur so am Rande, ich selber kann ganz gut mit Photoshop umgehen.. nur meine Arbeitskollegen haben nicht viel mehr als profane Grundkenntnisse (Einstellungsebenen sind da schon zuviel verlangt..)

    Bezüglich der linearen Bearbeitung.. So ein Foto hat eine biologische Aussage.. So kann z.B. etwas über die Aktivität von Genen gesagt werden und über die Helligkeitsunterschiede kann berechnet werden in welchen Teilen eines Gewebes ein Gen wie aktiv ist. Wenn ich jetzt das Bild über nicht lineare Operationen optimiere, verändere ich dadurch auch die biologische Aussage, da die Pixel nicht mehr das gleiche Helligkeitsverhältnis zueinander aufweisen wie im Original, dies sollte aber nur im Ausnahmefall so gemacht werden..

    Bin mittlerweile aber auf ein Tool gestossen welches wohl die Lösung meines Problems ist. Nennt sich ImageJ und wurde speziell für die Bearbeitung von biologischem Bildmaterial entwickelt. Es enthält diverse Operationen die absolut linear auf die Pixelwerte angewendet werden.
     
    #5      
  6. bluetrail

    bluetrail Always On The Run

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    Das kenne ich auch. :) Das ist aber schon einige Jährchen her, dass
    ich das benutzt habe. Habe ich völlig vergessen, dass es das gibt.
    Also muss es gar nicht unbedingt mit Photoshop gemacht werden.
    Das ist praktisch.

    Letztendlich sehe ich da aber keinen Unterschied:

    ImageJ
    [​IMG]

    Dieselben Werte bei der Gradationskurve in Photoshop eingegeben:
    [​IMG]

    Rein "optisch" wirkt es identisch.
    Aber wenn ImageJ vom Verfahren her sicherer ist, dann macht das
    natürlich mehr Sinn. Es muss weniger "schön" sein, aber dafür "richtig". :)
     
    #6      
  7. Weichzeichner

    Weichzeichner Alles muss funktionieren.

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    @ Solanum: Achso na dann. Muss man natürlich dazuschreiben ^^
     
    #7      
  8. Solanum

    Solanum Noch nicht viel geschrieben

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    @ Weichzeichner
    Hatte ich doch.. ;) Hab geschrieben das nur lineare Bildanpassungen gemacht werden dürfen..

    @ Bluetrail
    Jap, hab mittlerweile auch etwas rumgespielt mit ImageJ und Photoshop..
    Ich denke ein wirklicher unterschied gibt es da nicht, zumindest optisch ist er sehr gering..
    Ich hab ein Beispiel in dem ich die Tiefen korrigiert habe mit gleichen Werten. Das ImageJ Bild wird dabei ein klein wenig dunkler und beschnitten gegenüber dem von Photoshop.. bin aber auch nicht sicher ob ich die Methoden direkt vergleichen kann..
    ImageJ -> Colorbalance -> Green channel
    Photoshop -> Tonwertkorrektur -> Grüner Kanal

    Interessant finde ich aber in ImageJ die mathematischen Funktionen, mit denen man z.B. jedem Pixel mit einem Wert addieren, subtrahieren oder multiplizieren kann etc..

    Ich werde am Dienstag neben den Methoden zur Bildoptimierung in Photoshop auch ImageJ vorstellen und dann können sich unsere Leute selber aussuchen mit was sie arbeiten wollen..
     
    #8      
  9. 10dency

    10dency Olaf Giermann Kreativ-Flatrate-User

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    Also wenn du mittels der Fluoreszenzaktivität im Bild Genaktivitäten und nicht nur die lokale Expression (Ein/Aus) vergleichen willst, musst du alle Bilder equalisieren. Ob du das linear machst oder nicht, ist prinzipiell - von zu beachtenden Vorschriften abgesehen (nicht jede Vorschrift ist wirklich sinnvoll ;)) - tatsächlich zweitrangig. Weil: auch "lineare Bearbeitung", wie eben das Verschieben von Schwarzpunkt/Weißpunkt per Tonwertkorrektur verändert die Helligkeitsintensitäten im Bild. Du kannst also ein über- und ein unterbelichtetes Bild auf ein vergleichbares Helligkeitsniveau bringen und damit jede Aussage, die man im direkten Vergleich im Mikroskop gemacht hätte, völlig aus den Bildern entfernen.

    Wichtig ist also, dass der ganze Ablauf von der Aufnahme (Zeit, Blende, Excitation, Bildbearbeitung etc.) standardisiert wird. Sonst kannst du da gar nichts vergleichen. Und wenn dazu eine Erhöhung des Gamma nötig ist und diese auf alle Bilder gleichartig angewendet wird - warum nicht? In der Kamera passiert genau das gleiche: Es wird eine Gammakorrektur auf die Rohdaten des Sensors angewendet. Ohne diese sähen die Bilder einfach nur *ei*e aus!

    Was für eine Quantisierung natürlich nicht gemacht werden darf: Selektiv Bildteile aufhellen oder abdunkeln oder Tonwerte ausfressen lassen, Maskierungen, Stempeleien und solchen Spaß. Da gab es ja auch schon einige Experten, die dann überführt wurden, weil sie das etwas zu offensichtlich gemacht haben ? :uhm:

    Davon abgesehen: Falls du den Gammawert linear verändern willst (?), geht das ab Photoshop CS2 mit der Belichtung.
     
    #9      
  10. Solanum

    Solanum Noch nicht viel geschrieben

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    Juhu endlich mal jemand der auch von der biologischen Seite Erfahrung hat. :)

    Naja die genaue Aktivitätsbestimmung machen wir nach den Färbungen eh immer mit FACS, Western oder RT-PCR, von daher spielts eigentlich keine so grosse Rolle ob die Anpassungen exakt linear sind. Mir gehts hier nur ums Prinzip und darum das die Leute bei uns ein Verständnis für die Veränderungen im Bildmaterial bekommen. Aber wahrscheinlich hast du schon recht und ich tauche zu tief in die Sache ein. Nicht jede Vorschrift ist sinnvoll... ;)
    Ich hab ja die Vorschriften schon soweit zusammengekürzt das wir eigentlich nur noch folgende Aussage haben:

    "Kein Bildbestandteil darf durch die Bildbearbeitung hinzugefügt oder entfernt werden. Die biologische Aussage des Bildes muss gleich bleiben. Alle Bearbeitungen müssen immer auf das ganze Bild und dürften nicht selektiv angewendet werden."

    Damit trifft man eigentlich den Kern in meinen Augen.

    Ist nicht ganz einfach, wenn man selber ziemlich gut mit Photoshop arbeitet und die meisten Tricks und Kniffe kennt, diese Leuten zu erklären die Teilweise nicht genau wissen wie ein Graustufenhistogramm aufgebaut ist resp. sich ein 8bit Graustufenbild aufbaut.. (und das ganze in Englisch..)

    Mittlerweile bin ich aber soweit fertig das ich nur noch einzelne Werkzeuge erklären muss und einige Beispielbilder von korrekten und falschen Korrekturen anfertigen muss. Dann bin ich eigentlich fertig mit dem Talk. :)
     
    #10      
  11. 10dency

    10dency Olaf Giermann Kreativ-Flatrate-User

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    Ah okay, ich hab das glatt überlesen, dass du eine Schulung vorbereitest. ;)
    Deine Kernaussage oben würde ich so unterschreiben. Wenn das beachtet wird, kann man eigentlich nicht viel versauen.

    Ich guck auch immer ungewollt etwas mitleidig, wenn ich sehe, wie meine Mitforscher sich mit der Bildaufbereitung plagen. Ich hab mal spaßeshalber nur mit Photoshop (Rauschen, Pinsel, Weichzeichner …) DEN Hammer-Western Blot erstellt und rumgezeigt, um zu sehen, ob da jemand drauf reinfallen könnte. Erschreckend: Ja! :eek::uhm: Ach Mensch, mit Photoshop wäre ich schon längst mit meiner Promotion fertig … :(;)
     
    #11      
  12. Solanum

    Solanum Noch nicht viel geschrieben

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    Das Ziel der Schulung ist eben das die Leute bei uns einfach ein Gespür davon bekommen was sie eigentlich mit den Bildern anstellen (ich sehe immer wieder Leute die den Helligkeitsregler so verschieben das 30-40% der Lichter komplett ausfrist..) und in Zukunft mit mehr Theoriewissen ihr Bildmaterial bearbeiten können..

    Bin auch eher durch nen eigenen Fehler zu dem Job gekommen. Hab ner Arbeitskollegin die den Vortrag eigentlich hätte halten sollen, eine Einführung gegeben,damit sie weiss was sie erzählen soll und ihr dabei kurz gezeigt wie ich innert 5 Minuten aus einem ziemlich schrottigen Bild ein super schönes Foto machen kann und dabei auch noch ein paar störende Zellen entferne und ein paar andere mit reinkopiere.. ;) tja wie war so beeindruckt das ich jetzt den Talk halten darf.. :-/
    Das kommt davon wenn man zuviel weiss.. ;)
     
    #12      
  13. 10dency

    10dency Olaf Giermann Kreativ-Flatrate-User

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    Tja. Da musste nun durch. :D
     
    #13      
  14. Solanum

    Solanum Noch nicht viel geschrieben

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    Jop leider.. in Zukunft bin ich lieber etwas zurückhaltender wenn es um Tips zum Thema Fotografieren und Photoshop geht.. ;)
     
    #14      
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teststefan