Панорамные изображения в микроскопии
Съемка отдельного поля зрения, видимого в окуляры микроскопа, может не дать исследователю целостного представления о структуре образца. Это характерно для образцов с неоднородной структурой, полосчатостью, разнозернистостью, ликвацией, протяженными дефектами и др. В таких случаях, чтобы решить проблему субъективности выбора отдельных фрагментов образца, ограниченных размером наблюдаемого поля зрения, используют панорамные изображения, размер которых многократно превышает размеры единичного поля зрения.
Иногда потребность работы с панорамными изображениями определяется необходимостью набрать нужную площадь анализа, которая определяется стандартом исследования. Например, по стандарту АSTM Е45 "Стандартные методы испытаний для определения содержания включений в стали" требуется снять образец площадью не менее 160 кв.мм.
Съемка панорамных изображений микроструктуры (Панорамная микроскопия) системами анализа изображений (САИ), такими как Анализатор SIAMS 800, отличается тем, что программные и аппаратные средства САИ устраняют дефекты, связанные с нарушениями плоскостности образца и неравномерностью его освещения, что делает их пригодными для дальнейшего автоматического анализа.
В ПО SIAMS cшивка изображений производится из видеопотока кадров с использованием оригинальных изобретений, на которые получены патенты РФ: № 2626551 и № 2647645.
Снятое панорамное изображение автоматически сохраняется для дальнейшего просмотра и анализа. Гигобайтные панорамные изображения в ПО SIAMS сохраняются без сжатия. Для панорамного изображения создается карта, по которой удобно перемещаться и просматривать выбранный фрагмент в большем масштабе. Быстрое отображение просматриваемого участка при перемещении по изображению и при изменении цифрового увеличения происходит по технологии пирамиды разрешений, знакомой многим по программе Google Earth. ПО SIAMS строит 3D панораму поверхности микрошлифа, по которой можно провести измерения по осям X-Y и Z.
Сборка панорамного изображения может производиться как с использованием моторизованных, так и немоторизованных микроскопов.
Ручная сшивка панорамного изображения происходит при вращении оператором ручки перемещения предметного столика и сдвиге образца. Моторизованный столик для этого не нужен.
Автоматическая сшивка панорам производится на моторизованных оптических микроскопах. Практически любой световой микроскоп можно модернизировать до уровня автоматизированной системы панорамной микроскопии, используя комплект моторизации SIAMS.
Анализ панорамных изображений позволяет минимизировать методическую составляющую погрешности. Проиллюстрируем это на примере. При оценке среднего размера зерна методом подсчета зёрен по отдельным полям зрения систематическая погрешность связана с учетом пограничных зерен, попавших в кадр частично. В стандарте ГОСТ 5639 её предлагается устранять методом Салтыкова. Аналогичные рекомендации приводятся в ГОСТ 21073, ISO 643, ASTM E 112. В ASTM E1382 при оценке размера зерна с помощью автоматического анализа изображения рекомендуется исключать все пограничные зёрна. Граница поля зрения с большей вероятностью проходит по более крупным зёрнам, поэтому именно они будут исключаться из статистики измерений, что исказит не столько значение среднего размера зерна, сколько характер распределения зёрен по размерам. При панорамных исследованиях удельное число пограничных зёрен уменьшается, поэтому их игнорирование практически не влияет на результат измерения.
Благодаря клиент-серверным технологиям ПО SIAMS может анализировать панорамные изображения больших размеров. На рисунке приведен пример проанализированного панорамного изображения микроструктуры чугуна размером 5 Gb, 245 кв.мм.
