mmc_logo
samples
download

 

Профессиональная камера для микроскопа: преимущества использования
 
  На этой странице мы расскажем о профессиональных камерах для микроскопа, зачем их покупать, и какие преимущества они предоставляют микроскописту. Современный микроскоп без установленной на нем камеры является, без преувеличения, неполноценным прибором. Камера для микроскопа в сочетании с программным обеспечением для анализа изображений позволяет значительно расширить функциональные возможности любого микроскопа, будь то простой лабораторный микроскоп проходящего света или сложный дорогостоящий исследовательский инвертированный микроскоп - камера для микроскопа позволит существенно расширить возможности использования вашего микроскопа. Начиная с возможности визуализации изображения на экране и документирования и заканчивая комплексными автоматизированными решениями вашей задачи.  
     
  Цифровая камера для микроскопа является незаменимым инструментом обучения. Посмотрите на этот внушительного вида прибор:  
 
Микроскоп с обучающей головкой
 
  Как вы думаете, какую задачу он призван решать? Не более чем демонстрировать обучаемому изображение под микроскопом. Эту же задачу можно решить гораздо более эффективно, подключив цифровую камеру к микроскопу и выведя изображение на большой экран. Количество студентов, которые смогут наблюдать изображение с микроскопа, при этом ограничено только размерами аудитории и размерами экрана (а можно ведь демонстрировать картинку с высоким разрешением на большом экране, используя цифровой мультимедийный проектор). Мультимедийные проекторы – распространенные универсальные устройства. Таким образом, решить задачу демонстрации изображения под микроскопом для большой аудитории можно, всего лишь приобретя соответствующую камеру для микроскопа. Конечно, бывают ситуации, когда необходимо научить студента работать именно с окулярами, тогда без подобного многоголового чудовища не обойтись, но абсолютная необходимость в подобном решении, как правило, отсутствует.  
     
  Цифровая камера для микроскопа в сочетании с програмным обеспечением для анализ изображений - это точный измерительный инструмент. Как оценивают размеры объектов под микроскопом в реальных единицах измерения? Для этого существуют, например, окуляр-микрометры:  
 
Окуляр-микрометр – это измерительная линейка (линейная шкала) или сетка, нанесенная на стеклянную пластину, которую помещают внутрь окуляра микроскопа или реализуют в виде отдельного устройства – вместо окуляра. Зная увеличение микроскопа, и совместив при помощи препаратоводителя объект с линейной шкалой или сеткой, можно на глаз определить размеры объекта, подсчитать концентрацию, если используется счетная камера известного объема, и т.д. Это очень примерный способ, появившийся еще на заре развития микроскопии. Если же вы установите камеру на ваш микроскоп и, используя специализированное программное обеспечение для анализа изображений, проведете калибровку – т.е., снимете изображение объекта известного размера, например, объект-микрометра, и «объясните» программе, сколько реальных единиц измерения содержится в одном пикселе изображения при данном увеличении микроскопа (проще говоря – под данным объективом), то вы получите «цифровую сетку», разрешение которой зависит от разрешения камеры для микроскопа. Т.е. программа будет точно определять не только линейные размеры объекта, его площадь, но и любые более сложные производные параметры в зависимости от поставленной задачи. Проведя на экране компьютера линию, указав угол или обведя контур объекта, вы мгновенно получите искомый результат.  
Окуляр-микрометр
 
Ручные измерения на изображении: сперматозоид человека 100х
 
     
  Если объектов измерения много и они имеют сложную форму, то ручные измерения будут неэффективны, тогда на помощь вам придет автоматический анализатор изображений. Это набор инструментов в программе, которые позволяют автоматически отделать сложные объекты от фона по цвету и яркости. Точно накрыв «маской» нужные объекты, т.е. указав программе те области изображения, на которых следует измерить набор необходимых параметров, вы быстро получите нужные результаты измерения. Кроме того, если объекты неоднородны по цвету и яркости, есть возможность проводить различные операции уже над этими самыми «масками»: заполнять образовавшиеся внутри масок пробелы, расширять границы масок, наоборот, сужать их границы, сглаживать или «усложнять» границы (так называема «эрозия» масок), соединять разорванные объекты, удалять объекты, которые представлены на изображении частично, обрезаны по краю (краевые объекты). Причем, эти операции можно комбинировать различным образом так, что удается выделить объекты такой сложности, выделение которых вручную просто невозможно.  
     
  Более того, измерив набор параметров, программа позволяет решать такую интеллектуальную задачу как классификация объектов. Таким образом цифровая камера для микроскопа в связке с программным обеспечением для анализа изображений позволит вам решать задачи совершенно иного уровня, которые решить «на глаз» невозможно никак. Например, программа для анализа изображений позволяет анализировать не только статические объекты, но и динамические. Это могут быть какие-то длительные процессы, например рост кристалла или рост колонии бактерий. Для этого используется съемка кадров с заданным интервалом. А могут быть и живые быстро перемещающиеся объекты, например, сперматозоиды в нативном эякуляте. Как это происходит? Для программы видео файл – это не что иное, как серия изображений. Процесс выделения объектов происходит на каждом кадре, а затем строятся траектории движения или делаются какие-то иные выводы по результатам экспериментов. Отобрав некий комплект параметров, которые отличают классы объектов друг от друга, можно получить статистическую картину по целой серии изображений, например, процент количества одних объектов относительно других, распределение объектов и т.д. Пример комплексного решения задачи с использованием цифровой камеры для микроскопа – спермоанализатор. Результат анализа спермы (спермограмма) представляет собой комбинацию анализа движущихся объектов (сперматозоиды в нативном эякуляте) и статических объектов (морфология сперматозоидов на окрашенных мазках и тест на жизнеспопобность). Причем при анализе видеоклипа движущихся сперматозоидов использует и анализ статики и анализ динамики – статика – концентрация сперматозоидов, динамика – процент прогрессивно-подвижных, малоподвижных, неподвижных. При решении задачи анализа спермы программа выделяет сложные объекты – головки сперматозоидов, область акросомы на них. Для этого используется целая серия преобразования масок объектов, но пользователь не замечает происходящих сложнейших действий, поскольку все это происходит быстро и в фоне. Программа следит за движением живых объектов – спермиев в эякуляте. Может использоваться и ручной подсчет – для некоторых типов теста на жизнеспособность сперматозоидов. Можно ли делать подобный комплексный анализ «на глаз». Да, можно, но это очень трудоемкая процедура, требующая большого опыта. В то время как цифровая камера для микроскопа в сочетании с программным обеспечением позволит не только ускорить процесс и получить стабильные результаты с минимизацией «человеческого фактора», но и эффективно обучать новый персонал медицинского учреждения при помощи сохраненных примеров правильного анализа, сложных спорных случаев и т.д.  
     
  Эффективность решения подобных сложных задач зависит от следующих факторов:
  • Специальная подготовка препаратов для улучшения качества выделения. Использование красителей, соблюдение определенной процедуры приготовления проб (мазки, шлифовка+травление для материаловедения и прочее).
  • Качество микроскопа. Т.е. качество и точность обработки и совмещения его оптических деталей.
  • Наличие в комплекте микроскопа необходимых методов контрастирования. Так, например, живые полупрозрачные биологические объекты не поддаются выделению в светлом поле, необходимо использовать позитивный или негативный фазовый контраст, дифференциально-интерференционный контраст, модуляционный контраст Хоффмана, флуоресцентные маркеры и т.д. Для изучения некоторых объектов в материаловедении используется поляризация, темное поле.
  • Использование правильного адаптера для установки камеры на микроскоп. Поле зрения камеры для микроскопа всегда меньше поля зрения в бинокуляр. Камера всегда вырезает из круглого поля зрения микроскопа некоторый прямоугольник, соответствующий физическому размеру сенсора. Специальный адаптер может уменьшить изображение таким образом, чтобы прямоугольное поле зрения камеры было вписано в круглое поле зрения микроскопа, и на камере была видна максимальная площадь поля зрения. Если позволяет разрешение камеры, то можно спроецировать и все поле зрения в виде круга с черными краями. Либо наоборот – однократный или увеличивающий адаптер позволит вырезать нужную область из поля зрения.
  • Использование профессиональной цифровой камеры для микроскопа с соответствующим размером сенсора, чувствительностью, цветопередачей, разрешением, частотой кадров. На микроскоп можно приспособить любое устройство для получения изображений, например бытовой «фотоаппарат-мыльницу», смартфон с камерой и т.д. Это интересно для любительской визуализации изображений, то что называется, «дешево и сердито». Однако связка мыльница-микроскоп или мыльница-смартфон или планшет совершенно не подходит для точных измерений в реальных единицах и уж, тем более, для автоматического анализа изображений. Подробнее о преимуществах камеры для микроскопа перед фотоаппаратом
 
     
  См. также:
Профессиональная камера для микроскопа или фотоаппарат - что выбрать?
ПЗС камеры для микроскопа: устройство, виды
 
 
Назад
 
 
 
© 2009 MMCSoft. All rights reserved.