К.В. Макаров: "Фотографии насекомых цифровой камерой через микроскоп"

Хочу сразу оговорить - все, изложенное ниже, представляет более или менее кустарное применение общеизвестных методов и средств. Некоторый интерес представляет лишь конкретное сочетание агрегатов и способов их эксплуатации. С другой техникой и при другом финансировании то же самое можно сделать иначе. Очень убедительный пример представлен на сайте http://hymenoptera.tamu.edu/imaging, посвящённом фотографированию мелких Hymenoptera.

Камера S40 на микроскопе MZ6	Камера S40 на микроскопе МБС-1 и световод, смонтированный на базе ОИ-19

В качестве камеры использовались Canon Power Shot S40 и S50, а в качестве микроскопов - МБС-1 и Leica MZ6. Удобнее использовать камеру с питанием от сети переменного тока. Камера монтировалась на левый тубус микроскопа либо вместо окуляра фирменным переходником Leica DC150 Camera Adapter 641881, либо на окуляр самодельным картонно-пластиковым устройством. Во всех случаях конечный результат оказывался сравнимым и зависел, главным образом, от тщательности регулировки света.

Настройка освещения

Источником света служила галогеновая лампа с волоконным световодом. Для простоты фиксации световод монтировался в корпус лабораторного осветителя ОИ-19. Осветитель располагался на расстоянии 6-8 см от объекта. Для создания безбликового освещения, обеспечивающего проработку фактуры поверхности, за объектом помещался белый бумажный отражатель, а перед - диффузор из кальки или аналогичного материала. Отражатель и диффузор желательно помещать так близко к объекту, как это позволяет его форма и ширина поля зрения камеры. Диффузор должен быть достаточно низкий и не затенять отражатель. Все эти небольшие бумажные предметы удобно закреплять на энтомологических булавках. Лучшая передача объёма достигается при несимметричном расположении лампы и изогнутых отражателе и диффузоре.

Принципиальная схема самодельного переходника и его установка на тубусе	Расположение отражателя и диффузора

Подключение камеры и настройка режима съемки

Камера монтируется на переходник, в поле зрения помещается белый прямоугольник бумаги, рядом с которым располагают диффузор и отражатель - примерно как во время съемки. Источник света так же приводится в рабочее состояние. Средствами управления камеры (см. инструкцию к конкретной модели) по освещённому прямоугольнику настраивается баланс белого (White balance, White point). Если камера не допускает такой настройки, используйте стандартную установку Tungsten. После этого камеру можно подключить к компьютеру через USB-кабель. Настройку White point необходимо выполнить до подключения камеры к USB.

Настройка программного обеспечения (на примере Canon Remote Capture)

Remote Capture состоит из двух последовательно работающих утилит, обеспечивающих захват изображения с камеры (Shooting - Remote Capture) и сохранение его на диск (Save - Remote Capture).

В утилите Save - Remote Capture через меню File -> Preference выбираете Computer only для Save image on, указываете целевую папку и способ нумерации кадров.

В утилите Shooting - Remote Capture через меню Camera -> Camera Display Settings устанавливается Camera LCD Monitor (в этот момент на ЖК-дисплее камеры ничего не отражается). Затем меняете, по необходимости, параметр Size/Quality и переходите к настройке Shooting mode adjustment. Здесь желательно отключить вспышку (Flash -> Off), изменить White balance на Custom или Tungsten (по обстоятельствам), а в Tv/Av setting установить Aperture Priority AE и выбрать диафрагму 8.0. Эти настройки обычно остаются постоянными во время сеанса. Параметр Exposure compensation можно увеличивать при недостатке освещенности. На вкладке Angle adjustment обычно устанавливается Focusing point: Manual selection - Center, а Macro-режим отключают. Оптический диапазон Zoom камеры желательно установить максимальным, а масштаб изображения подбирать, меняя кратность увеличения на микроскопе. В этом случае достигается максимальная глубина резкости. Разумеется, для крупных объектов (обычно более 15 мм) Zoom приходится снижать. Наконец, следует включить режим отображения, нажав Viewfinder On. При этом на экране возникнет картинка и должен заработать ЖК-дисплей камеры. При изменении освещения, увеличения, смене объекта желательно обновлять изображение клавишей Reflect changes. Эта кнопка влияет не только на изображение на мониторе, но и обновляет/включает ЖК-дисплей камеры. Важно помнить, что при любом обращении к вкладке Shooting mode adjustment приходится заново выполнять Viewfinder On и Reflect changes.

Подготовка и съемка объекта

Поскольку камера использует только один оптический канал, объект следует разместить горизонтально с наклоном примерно 7^о влево. Под объект подкалывают белый прямоугольник и размещают рядом диффузор и отражатель. Поскольку камера закреплена на левом тубусе, при переносе фокуса на нижние слои изображение в поле зрения будет смещаться вправо. Поэтому объект надо располагать в левой части кадра с запасом чистого поля в правой части.

Настраивают фокус на верхнюю поверхность объекта и делают первый кадр. Постепенно опуская объектив микроскопа, делают ещё 1-7 кадров (в зависимости от размера, выпуклости и наклона объекта в поле зрения). Помните, что камера будет автоматически подстраивать фокус на некоторой (Вам заранее не известной) части объекта, поэтому часть снимков окажутся идентичными, а некоторые "слои" не попадут в область фокуса. Поэтому результаты съемки желательно постоянно контролировать. Удобно пользоваться программой ACD See, с помощью которой легко просматривать снимки при разном увеличении и переименовывать серии кадров.

Обработка и совмещение кадров

Проводится в Photo Shop в несколько этапов. Кадры совмещают, используя инструмент Lasso с параметрами Feater: 15 pixels и Anti-aliased: On. Удобно выбрать базовый кадр (в случае жуков это обычно изображение с максимально проработанными краями тела), с которым последовательно совмещаются сначала верхние слои, затем - нижние. Поскольку плоскость объекта при съёмке наверняка окажется не перпендикулярной оптической оси камеры, соседние слои будут различаться и положением и (!) масштабами. Для большей точности рекомендуется совмещать слои, установив для верхнего Opacity: 50%. Удобно записать соответствующие макрокоманды (Actions). Например, комбинация Ctrl + F2 делает слой полупрозрачным, а Shift + F2 восстанавливает исходное значение Opacity 100%. Полупрозрачный верхний слой позиционируют по какому-либо чёткому маркеру в левом верхнем углу, а затем размер фрагмента пропорционально меняют, контролируя совпадение правого нижнего угла.

Обычно на разных слоях оказывается и разный уровень освещённости. Его лучше корректировать посредством инструмента Levels. Если свет настроен не слишком удачно, то различаться будет не только яркость, но и тональность кадров. Эта погрешность исправляется корректировкой Levels для разных цветовых каналов.

Совмещённые и проверенные слои при необходимость исправляются вручную (ластиком с небольшим нажимом и пр.) и объединяют. Результат монтажа лучше сохранять в формате TIF, хотя он и проигрывает в размере файла используемому по умолчанию JPG.

Полученную фотографию можно улучшать и дальше, ретушируя огрехи, обтравливая фон и корректируя качество разными фильтрами. В типичном случае для ретуши мелких дефектов используется Stamp. Фон можно обтравливать и/или заливать разными способами, но лучший результат даёт самый трудоёмкий вариант - всё изображение переносится на слой, а фон удаляется инструментом Poligonal Lasso, причём для каждого замкнутого контура выполняется операция Select -> Feater: 1 pixel.

Хорошие результаты получаются при умеренном использовании фильтра Unsharp Mask. Значительного успеха можно добиться, корректируя Levels, а так же копируя слои с изображением и манипулируя разными значениями Opacity для слоев с режимом Soft light, Hard light, Color burn, Color dodge.

К.В. Макаров,
февраль 2004 г.

На эту же тему: о "CombineZ" и других программах для совмещения разных слоев одного изображения