奧林巴斯顯微鏡圖像伽瑪校正

用光學(xué)顯微鏡拍攝的數(shù)字圖象的可感亮度不僅依賴于試樣照明的條件下，也對(duì)從其中獲取的圖像檢測(cè)器的靈敏度和線性度。此外，該顯示裝置的，其中所述數(shù)字圖像也被觀察到的特性（電視，計(jì)算機(jī)顯示器，平板顯示器）的影響，在檢體的光區(qū)和暗區(qū)之間的對(duì)比度的強(qiáng)度分布和相互關(guān)系。的影響的特征在于被稱為可變伽馬，這是探索在該交互式指南。

本教程初始化一個(gè)隨機(jī)選擇的樣本圖像，在奧林巴斯顯微鏡下拍攝的，顯示在左側(cè)窗口標(biāo)題為樣本圖片。每個(gè)樣品名稱包括括號(hào)中，一個(gè)縮寫(xiě)指定在獲得圖像采用的對(duì)比度機(jī)制。以下命名法被使用：（FL）熒光;（BF） 明視野; （DF） 暗視場(chǎng); （PC）相差; （DIC） 微分干涉對(duì)比（諾馬斯基）; 和（POL） 偏振光。游客會(huì)注意到，標(biāo)本使用光學(xué)顯微鏡的行為提供了各種技術(shù)教程圖像處理過(guò)程中不同抓獲。

直接出現(xiàn)在它們的右邊標(biāo)本圖像窗口是一個(gè)傳輸函數(shù)圖，它顯示了樣品中的輸入和輸出像素的亮度值之間的關(guān)系。下面的傳遞函數(shù)曲線圖窗口是一個(gè)有權(quán)滑塊伽瑪校正，取值范圍在值從0.45到2.5，并且可以通過(guò)平移滑塊旋鈕向左（較低的值），右（較高的值）進(jìn)行調(diào)節(jié)。操作教程，請(qǐng)從樣本選擇的樣本下拉菜單，調(diào)整伽瑪校正控制，觀察如何改變這個(gè)參數(shù)會(huì)影響樣品的外觀。

現(xiàn)代CCD和CMOS成像系統(tǒng)通常配備有能夠通過(guò)使用查對(duì)表執(zhí)行伽馬校正數(shù)字信號(hào)處理電路。在彩色視頻系統(tǒng)中，將相同的校正函數(shù)被應(yīng)用到每個(gè)所述紅色，綠色和藍(lán)色通道的，或者在一個(gè)YCbCr色視頻系統(tǒng)中的Y通道?，F(xiàn)代數(shù)碼顯微鏡的綜合成像傳感器通常通過(guò)預(yù)編程的校正曲線設(shè)置進(jìn)行伽瑪校正。這些校正是經(jīng)常用戶可配置的，并且可以被調(diào)節(jié)以選擇多個(gè)伽馬校正曲線之一。伽馬校正可以發(fā)生在模擬信號(hào)處理引擎后的圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)被收集來(lái)自光電二極管陣列。校正后的信號(hào)的紅，綠和藍(lán)分量是混合并輸出到視頻端口之前送入模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器。伽馬校正，也可以引入在大多數(shù)流行的數(shù)字圖象處理程序的數(shù)字后處理步驟。

由顯示設(shè)備產(chǎn)生的亮度一般不施加電壓信號(hào)的線性函數(shù)。這意味著，一個(gè)典型的陰極射線管（CRT），將不能正確地再現(xiàn)所顯示的數(shù)字圖像的亮度變化。 伽瑪校正是能夠補(bǔ)償這種效應(yīng)的過(guò)程。

在理想的情況下，由CCD或CMOS圖像傳感器產(chǎn)生的圖像是光泳的強(qiáng)度的光電二極管陣列和信號(hào)增益和偏移輸出到顯示裝置之間的線性關(guān)系的結(jié)果。輸入照明和所述輸出信號(hào)之間的關(guān)系由下式定義：

其中，S(o)是輸出信號(hào)的增益，?是比例常數(shù)，ê是曝光時(shí)間（與強(qiáng)度），以及γ是所述裝置的線性度（γ）的測(cè)量。當(dāng)伽馬值是一致時(shí)，輸出信號(hào)正比于曝光時(shí)間，或光落在傳感器上的強(qiáng)度。因此，當(dāng)伽馬等于1，曝光時(shí)間或強(qiáng)度相對(duì)于輸出電流的雙對(duì)數(shù)曲線圖將產(chǎn)生一條直線（如圖所示的傳遞函數(shù)圖中的教程窗口時(shí)，伽瑪校正滑塊是在中心位置）。大多數(shù)在光學(xué)顯微鏡使用的攝像機(jī)系統(tǒng)堅(jiān)持這種關(guān)系。在的情況下的γ小于1，則圖像中的暗特征變得更亮，但整體圖像對(duì)比度下降的非常明亮，中間色調(diào)的灰度值之間。當(dāng)伽瑪有1和3之間的一個(gè)值，亮的特征變得更暗，總體對(duì)比度增加時(shí)，如示于圖1。應(yīng)當(dāng)注意使用的伽馬校正因子是圖像的對(duì)比度的調(diào)整使得利用圖像中的像素的整個(gè)范圍內(nèi)的。相比較而言，直方圖拉伸和滑動(dòng)技術(shù)移位的亮度值，尺寸和圖像的像素分布的位置。

圖1中的圖像表現(xiàn)出的伽馬校正上與耦合到光學(xué)顯微鏡的數(shù)字照相機(jī)系統(tǒng)所收集的典型樣品的效果。這個(gè)標(biāo)本是伊紅 - 蘇木素染色的哺乳動(dòng)物彈性軟骨成像和明照明模式下拍攝的薄款。當(dāng)伽馬射線被減少到0.45的值（圖1（a）），在試樣暗區(qū)與亮區(qū)和暗區(qū)之間的對(duì)比度對(duì)應(yīng)的整體降低而增加亮度。增加伽瑪值至2.5（圖1（c）），抑制黑功能，并突顯出亮的亮點(diǎn)，從而導(dǎo)致對(duì)比度的急劇增加。作為參考，在檢體中還示出（圖1（b）），與伽馬校正因子等于1（線性）。

亮度是輻射光的能量的量度是基于非線性人類視覺(jué)響應(yīng)（對(duì)數(shù)的）要輕。在許多情況下，在顯微鏡下觀察到非常微弱的熒光圖像不被精確地再現(xiàn)由電影，視頻攝像機(jī)，或CCD成像裝置。這是因?yàn)槿搜廴菀椎仨憫?yīng)于具有低幅度，暗淡的特征以相同的視場(chǎng)與明亮的高光的標(biāo)本，但線性成像設(shè)備不能正確地再現(xiàn)（在動(dòng)態(tài)范圍和極限值）由這些試樣中產(chǎn)生亮度的差異。指數(shù)函數(shù)更接近匹配的人眼的對(duì)數(shù)響應(yīng)。

為陰極射線管（CRT）顯示設(shè)備（計(jì)算機(jī)顯示器和電視機(jī)），在顯示器的表面所產(chǎn)生的亮度是冪函數(shù)，它正比于施加在面板網(wǎng)格升至指數(shù)功率（通常為約2.5的電壓）。這個(gè)功率函數(shù)的指數(shù)的數(shù)值被稱為伽馬，如上所討論的用于數(shù)字成像設(shè)備的行為。伽馬校正涉及調(diào)整的信號(hào)電壓的電平，以抵消顯示器輸出的非線性效應(yīng)。圖2示出該非線性輸出響應(yīng)曲線（CRT的傳遞函數(shù)隨著其補(bǔ)償非線性的伽馬校正曲線的典型的CRT的）。

伽馬校正的數(shù)學(xué)形式是冪函數(shù)，其中每個(gè)輸入值被升高到一個(gè)恒定的功率。理想地，校正函數(shù)的恒定功率應(yīng)在CRT的伽馬的倒數(shù)。這導(dǎo)致從黑色急劇上升校正曲線（參見(jiàn)伽瑪校正曲線在圖2中），其可以在視頻系統(tǒng)中提升噪聲在圖像的暗區(qū)。在實(shí)踐中，一個(gè)短的線性段一般是在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上，以減少暗噪聲引入。的平面等離子和液晶顯示器，它沒(méi)有與電子***相關(guān)的伽瑪校正因素，日益普及有利于規(guī)范的顯示器和線性成像設(shè)備之間的校準(zhǔn)。

時(shí)調(diào)整計(jì)算機(jī)（和電視）將被用于圖像處理，轉(zhuǎn)移曲線（伽馬校正）部分取決于顯示器，在顯示器上的亮度和對(duì)比度控制的設(shè)置。在許多情況下，該控制面板包括一個(gè)電位器或屏幕上的設(shè)置伽馬可以影響非線性轉(zhuǎn)移曲線的形狀。這使得顯微鏡和數(shù)字藝術(shù)家來(lái)改變伽瑪校正，以滿足不同的口味和補(bǔ)償監(jiān)視器之間的可變性（年齡）。視頻顯示，可以校準(zhǔn)含有不同灰度級(jí)的酒吧或廣場(chǎng)灰度測(cè)試目標(biāo)。在屏幕上可見(jiàn)的目標(biāo)，不同的顯示器控制調(diào)節(jié)等等全系列的亮度是沒(méi)有任何一端失去灰度等級(jí)顯示。經(jīng)過(guò)適當(dāng)校正的圖像處理系統(tǒng)將生產(chǎn)印刷中出現(xiàn)相同的屏幕上的圖像，這是數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的精確表示硬拷貝。