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Fokus-Stacking

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Fokus-Stacking

Beitragvon Chris Quinn » 16. März 2018, 12:24

Während der Beschäftigung mit meinen neuen Makrolinsen, kam mir die Idee die Bildqualität durch Fokus-Stacking zu verbessern. Da mir diese Technik bis vor kurzem nicht bekannt war, sei zur kurzen Erläuterung gesagt, daß man dabei Bilder mit unterschiedlichen Fokus zu einem Gesamtbild zusammenfügt, um eine über einen größeren Bereich fokussierte Makroaufnahme zu erhalten.

Da mein optisches System einen fixen Fokus hat, muß ich den Abstand von Objekt zu Objektiv verändern, um die Fokusebene zu verschieben. Zu diesem Zwecke, da es von Hand eine grauenhafte Arbeit wäre, habe ich die Kamera auf ein altes CD-ROM-Laufwerk montiert, dessen Motor ich mit einem Raspberry Pi steuere, um die Fokusebene zu justieren.

aufbau.jpg


Die Mechanik bietet enorm viel Spielraum für Verbesserungen.

Jahreszeitlich bedingt hatte ich keine tote Ameise zur Hand, an der ich das Verfahren ausprobieren könnte, aber eine Mücke. Ob überhaupt gute Ergebnisse bei einer Ameise möglich wären, möchte ich wegen ihrer Kleinheit bezweifeln. Aber versuchen werde ich es noch.

Ich habe 10 Bilder mit durch das Objekt verschobenen Fokusebenen aufgenommen, die durch eine Auswahl der folgenden Bilder repräsentiert werden sollen.

ausschnitt_unten.jpg


ausschnitt_mitte.jpg


ausschnitt_oben.jpg


Mit Hilfe der freien Bildbearbeitungssoftware Hugin wurden diese Bilder so zusammengesetzt, daß ein über den ganzen Mückenkörper scharfes Bild entstand.

ausschnitt_ergebnis.jpg


Mir gefällt das Ergebnisbild gut. Lediglich das aus Mückensicht linke Vorderbein wurde durch die Software meiner Meinung nach insofern schlecht rekonstruiert, als daß es im Ergebnis auf der Unterlage aufzuliegen scheint, während es tatsächlich steil in Richtung Objektiv gereckt ist. Andererseits habe ich einfach an Beispielen aus dem Netz orientiert, ohne wirklich in die Möglichkeiten der Software eingestiegen zu sein, weshalb dieser Makel seinen Ursprung in meinem unsachgemäßen Gebrauch haben könnte.

Vielleicht hat jemand Lust die Mücke zu bestimmen.

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Re: Fokus-Stacking

Beitragvon Erne » 16. März 2018, 15:55

Interessantes Projekt. :clap:
Wenn ich es richtig verstehe, werden die CD Laufwerksteile für die Abstandsveränderung Kamera zur Mücke benutzt.
Welchen Motor des CD- Laufwerkes verwendest du, den für die Lesevorrichtung oder den für den CD Antrieb?

Ist das verwendete Kameramodul eines von denen das es direkt für den Pi gibt?
Wenn ja könnte viel von der Schärfe erst gar nicht zum Tragen kommen, weil die Kamera- Module keine hohe Auflösung haben.

Grüße Wolfgang
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Re: Fokus-Stacking

Beitragvon Chris Quinn » 17. März 2018, 09:18

Erne hat geschrieben:Interessantes Projekt. :clap:
Wenn ich es richtig verstehe, werden die CD Laufwerksteile für die Abstandsveränderung Kamera zur Mücke benutzt.
Welchen Motor des CD- Laufwerkes verwendest du, den für die Lesevorrichtung oder den für den CD Antrieb?

Ich justiere den Abstand zwischen Objekt und Objektiv mit dem Motor der Lesevorrichtung (sie stammt übrigens aus einem alten CD-Player und nicht aus einem PC, wie ich behauptet habe). Neben dem Pi benutze ich auch einen Motortreiber (LS298D), um den Aufwand für die Schaltung gering zu halten. Wie lang und mit welcher Geschwindigkeit der Motor läuft, habe ich durch Ausprobieren ermittelt. Es ist immer wieder ein erhabenes Gefühl, wenn man auf einen Knopf drückt und ein Motor zu laufen beginnt.


Ist das verwendete Kameramodul eines von denen das es direkt für den Pi gibt?
Wenn ja könnte viel von der Schärfe erst gar nicht zum Tragen kommen, weil die Kamera- Module keine hohe Auflösung haben.

Grüße Wolfgang

Ja, ich nutze ein solches Modul in der Version 2. Seine Auflösung beträgt 8MP.

Leider kenne ich mich mit Photographie nicht gut aus: vielleicht könntest Du mir erklären, wieDu das mit der Schärfe und Auflösung meinst; bzw., wenn Du eine Idee zur Verbesserung hast.

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Re: Fokus-Stacking

Beitragvon Erne » 17. März 2018, 11:55

Bei Bildern im Makrobereich fehlt es schnell an Tiefenschärfe, es ist überwiegend nur ein kleiner Bereich scharf.
Um das auszugleichen, auch andere Bereiche scharf zu bekommen, dafür ist Deine Einrichtung gedacht.
Später werden mit Hilfe von Software die scharfen Bereiche jedes Bildes zu einem Bild zusammen gefügt.
Soweit die Theorie.
Dafür dass überhaupt Bilder mit scharfen Bereichen und einer detaillierten Darstellung abgelichtet werden können, muss die Kamera diese erst einmal liefern.
Nur was davon in den einzelnen Bildern vorhanden ist, kann die Software danach zusammensetzen.
Um solche Einzelbilder zu erhalten, muss das ganze Kamerasystem die Voraussetzungen dafür haben.
Genauer kenne ich mich damit auch nicht aus, mir ist nur bekannt, dass das Objektiv (Linsen), die Auflösung der Kamera, die Kameraelektronik, der Kamerasensorchip, Lichtempfindlichkeit mit beeinflussen.

Grüße Wolfgang

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