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新聞資訊

奧林巴斯顯微鏡成像數字圖像采樣頻率

2014-03-11  發布者:admin 

 為了匹配顯微鏡及隨附照相機係統的光學和電子的分辨率,數字圖像應具有每水平線樣本的足夠的數量,以便在顯示忠實代表提交給數字化裝置中的原始信號。 這種互動式教學探討變異標本采樣頻率如何影響最終圖像的分辨率。

本教程以初始化出現在題為信號的采樣頻率的窗口隨機產生的模擬信號。 下方的窗口是一個采樣頻率滑塊,使用戶能夠改變頻率的範圍1樣品內的每個像素的一個樣本為每32個像素。 用戶可以通過按下複位按鈕,將鼠標光標複位到一個新的模擬信號。

當一個模擬信號被數字化,以不足的采樣頻率(實際上,當采樣頻率滑塊調整到值超過每樣本的幾個像素),事件被錯過並且這種現象被稱為混疊的發展。 混疊將導致不僅在重要的高空間頻率信息的損失,而且在引入雜散頻率較低的數據,如下麵更詳細地討論。

一種數字圖像的空間分辨率由像素,被稱為采樣間隔 ,並且與數字化設備的精度之間的距離來確定。 每個像素的數字圖像中的數值表示平均超過采樣間隔的光學圖象的強度。 那些比數字采樣間隔小的光學圖像的功能將不會在數字圖像準確地表示。 需要注意的是有涉及圖象分辨率其他真實世界的考慮因素是複雜的在成像設備(如CCD)的采樣間隔之間的簡單關係的概念,並在試樣的相應的時間間隔是很重要的。 而知道的間隔,所述成像裝置能夠采樣的理論意義上,它是有用的,大多數捕獲設備不離散點取樣,但集成在一個顯著區域。 對於這個和其它原因,很難在實踐中直接涉及的光學圖像中觀察到的特征的尺寸,以一個“有效”的采樣間隔是必要的,數字化器以保留功能。 盡管這一實際並發症,該教程演示了采樣頻率和圖像分辨率之間的關係。(本文來源:奧林巴斯顯微鏡成像數字圖像采樣頻率

根據香農的抽樣定理 ,為了保留原始圖像的空間分辨率,數字化設備必須使用一個采樣間隔不大於所述光學圖像的最小可分辨特征的二分之一的尺寸更大。 這相當於獲得樣品在包含在圖像中的最高空間頻率的兩倍,參考點通常被稱為奈奎斯特準則 。 如果分辨率的光學圖像中的阿貝極限為約0.22微米,數字化儀必須在對應於試樣空間到0.11微米或更小的時間間隔進行采樣。 一種數字化,樣品每行掃描線512點便會有鑒於約56微米(512×0.11微米)的最大水平視場。 每掃描線或單位麵積試樣的數字樣本,這可以通過過大所帶來的光學放大倍率,數量的增加不會產生更多的空間信息和圖像會被說成是過采樣 。 需要注意的是過采樣經常故意做檢查或顯示的衍射圖案或點擴散函數,產生的視場減小,或獲得冗餘值,以確保所顯示的圖像的保真度。在大多數情況下,為了確保足夠的采樣用於高分辨率成像,為2.5〜3的樣品的最小可分辨特征的時間間隔是理想的。

在由數字化所產生的像素的間距相隔太遠相比,圖像的高頻細節的情況下,該樣品的信息可接著偽裝成是不實際存在於試樣的較低空間頻率的圖像特征。 混疊是發生突然當取樣頻率低於臨界水平,並可能導致的莫爾條紋的產生在試樣與規則間隔的,重複的圖案,如可見於圖1中所示的矽藻一個特有的現象。 在該圖中,在左側麵板(A)顯示與具有0.90的數值孔徑和1.5倍輔助鏡頭40倍物鏡獲得的矽藻的圖像。 右側麵板(b)表示不帶輔助透鏡相同的視場。 別名是存在於麵板(b)和出現了一係列的矽藻矽藻低頻酒吧。 在大多數情況下,混疊突然產生以采樣頻率小於或等於大約1.5倍的重複,高頻圖案,如在該圖中觀察到的。 應當指出的是,雖然所得到的圖像的空間頻率artifactually由混疊改變時,信號的幅值是不顯著改變。



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