Durchgehende Schärfe bei Mikrofotos

Ein Beitrag der Phytoplankton-AG des Walram-Gymnasiums Menden zum Wettbewerb "infoschul II" (2002)

Um kleinste Organismen sichtbar zu machen, benötigt man ein Mikroskop.
Die heutig Technik ermöglicht es, dass man mikroskopische Bilder
auf Fotos festhalten kann. Dabei gibt es jedoch ein Problem:
Beim Mikroskopieren kann man die Schärfe beliebig verändern,
um einen Organismus genauer betrachten zu können. Ein Foto gibt aber
selbstverständlich nur die Schärfe wieder, die zum Zeitpunkt der
Aufnahme eingestellt war.
Betrachtet man z.B. eine Kieselalge, die leicht durchsichtig ist,
kann man mit einem guten Mikroskop die kleinen Poren auf deren
Oberfläche sehen. Allerdings ist der Rest der Alge ziemlich unscharf.
Dreht man am Triebrad, wird z.B. der Rand der Alge scharf, doch die Poren
kann man nicht mehr erkennen. Das kann man nur umgehen, wenn man wieder
mal die Technik spielen lässt.
Es bietet sich nämlich an, mit einem Grafik-Programm auf dem Computer
mehrere Fotos mit verschiedenen Schärfeebenen so übereinander zu legen,
dass ein akzeptables Foto ensteht, auf dem die ganze Oberfläche der Alge
scharf erscheint. Dabei müssen allerdings alle anderen Einstellungen beim
Mikroskopieren, wie z.B. der Vergrösserungsfaktor und die Lage des Objekts,
unverändert bleiben. Es darf für jede Aufnahme nur die Schärfe verstellt werden.
Hat man nun zwei (oder mehr) unterschiedlich scharfe Bilder, beginnt man
mit der "Schummelei". Ich habe dafür die Freeware GIMP benutzt.
Die Bilddateien B1 und B2 werden geöffnet:
B1 B2 B3 neu B4
und sofort dupliziert.
An den Duplikaten wird der Vorgang "Sobel-Kantendetektionsfilter" durchgeführt.
Das bedeutet, dass das Programm selber erkennt, welche Stellen
auf dem Bild scharf sind und dass es diese auch gleich markiert (Kantendetektion von B1 = B3) .
An einem weiteren Duplikat wird nun das Ergebnis berechnet:
Es werden die Originalbilder und die Kanten-detektierten Bilder über Kreuz
zugeordnet. Also wird Bild 1 dem Kantendetektionsbild (Duplikat) von Bild 2
zugeordnet und umgekehrt. GIMP erledigt den Rest.
Es legt die zugeordneten Bilder übereinander und erstellt ein neues Bild (neu)
(bitte nur den unteren Teil betrachten) mit einem höheren Schärfebereich.
Den gesamten Vorgang, der im übrigen schnell von statten geht, kann man beliebig
oft wiederholen, indem man das fertige Bild mit einem anderen Bild kombiniert,
welches eine weitere Schärfeebene besitzt.
Ein Problem gibt es aber, auf das man achten muss. Man sollte ein Bild,
welches die Oberfläche einer Alge zeigt, nicht mit einem Bild kombinieren,
auf dem die Unterseite scharf gestellt ist.Das ergäbe kein besseres, sondern
ein völlig unscharfes Bild, denn die Schärfe der Oberfläche überschneidet
sich mit der der Unterseite (B4)

Literatur zum Thema:
Mikrokosmos 90, Seite 295 - 299, 2001

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