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Meta-Bilddaten in ZEN 2 Starter/Core – Mini-Berichte ohne Aufwand

Eine Funktion in Zen 2 Starter und Core, die nicht neu dazugekommen ist, aber oft übersehen wird ist das Speichern von Metabilddaten im Bild selbst. So lässt sich eine Art simpler Bericht mit jedem Bild erstellen, ohne dass dies zusätzlichen Aufwand erzeugt.

Der Tab „Bilddaten“ befindet sich  unter dem Kamerabild neben dem Tab „Anzeige“ und ist im Livebild nicht zu sehen, nur bei einer Aufnahme. Hier werden ausgewählte Metadaten zum Bild angezeigt und ein Eingabefeld für einen Kommentartext. Dieser Tab ist nun seit der der aktuellen Version standardmäßig aktiviert und muss nicht mehr erst über die Optionen eingeschaltet werden (Konfiguration > Allgemein Optionen > Dokumente > Bilddatenleiste anzeigen)

Damit lässt sich der eine oder andere simple Bericht ganz ohne weiteren Aufwand erstellen, indem die relevanten Metadaten beim Speichern auf bzw. unter dem Bild eingeblendet werden: alles was dafür notwendig ist, ist es die Anwender- bzw. Firmendaten in den allgemeinen Optionen im Tab „Benutzer“ einzutragen und im Tab „Dokumente“ festzulegen welche Optionalen Daten zu jeder Aufnahme angezeigt werden soll.

 

Die Auswahl der möglichen Metadaten umfasst noch mehr, als auf dem obigen Screenshot zu sehen ist, alle weiteren Angaben beziehen sich allerdings auf komplexere Mikroskopsysteme, die für die Lichtmikroskopie nicht relevant sind. Außerdem sei erwähnt, dass einige Optionen nur mit der Vollversion von ZEN und oder codierter Mikroskophardware sinnvoll sind.

So vorbereitet können Sie nun bei jeder Bildaufnahme den Bilddaten-Kommentartext eintippen und mit einem Häkchen in der Checkbox „Burn-in Data zone“ beim Speichern der Aufnahme gelangen Sie zu folgendem Ergebnis in der gespeicherten Bilddatei:

Tutorial: Messen mit Zen 2 Starter

Die kostenlose Variante „Starter“ von Zen 2 Core verfügt über 10 Messwerkzeuge bzw. Annotationswerkzeuge, diese sind nachfolgend jeweils mit einem Bild dargestellt. Falls Ihnen diese Werkzeuge nicht für die Vermessung ausreichen benötigen Sie das kostenpflichtige Messmodul zur Starter-Variante, oder die Vollversion, in der alle Messwerkzeuge bereits enthalten sind.

 

Längenmessung

Längenmessung

 

Linie

Linie

 

Kreis, aus einer belibigen Anzahl von Punkten

Kreis, aus einer belibigen Anzahl von Punkten

 

Kreis, definiert über Durchmesser

Kreis, definiert über Durchmesser

 

Polygon

Polygon

 

Rechteck

Rechteck

 

3-Punkt-Winkelmessung (Offener Winkel)

3-Punkt-Winkelmessung (Offener Winkel)

 

Ereignisse zählen

Ereignisse zählen

 

Text

Text

 

 

 

Wie bei dem Textwerkzeug bereits zu sehen ist, gibt es für alle Werkzeuge Formatierungseinstellungen, die über das Kontextmenü aufgerufen werden können. Hier lässt sich die Farbe, Schriftart, Größe, Ausrichtung und Anordnung der Annotationen einstellen. Bei einigen Werkzeugen lässt sich auch Text aus einer Vielzahl von Variablen auswählen, dies sind bezogen auf die Aufnahme ‚globale‘ Informationen, wie z.B. das aktuelle Datum, die Belichtungszeit der Aufnahme oder der Name des Benutzers:

 

Nachdem eine Messung im Bild vorgenommen wurden erscheint diese links in der Werkzeugleiste. Mit einem Klick auf das Zahnradsymbol der jeweiligen Messung dort können Sie auch Tolleranzgrenzen festlegen und einstellen, ob diese in der Messwerttabelle auftauchen sollen.

 

Die Darstellung der Werte in der Tabelle ist eventuell etwas ungewohnt, pro Messung werden zwei, teilweise sogar mehr Zeilen in der Tabelle angelegt. Das ist abhängig davon, wie das jeweilige Werkzeug konfiguriert wurde und welche Messgrößen angezeigt werden sollen.

Die Konfiguration dafür hat sich  in der allgemeine Konfiguration von ZEN versteckt, dort gibt es den Menüpunkt „Eigenschaften von Garfikelementen“. Hier können Sie für jedes Werkzeug einstellen, welche Werte für die Meßwerttabelle verfügbar sein und eine eigene Zeile darin erzeugen sollen (Checkbox in der Spalte ‚Verfügbar‘) und ob der Wert auch im Bild angezeigt werdne soll (Checkbox in der Spalte ‚Im Bild anzeigen‘) und ob der Wert mit Label/Beschriftung im Bild angezeigt werden soll (Checkbox in der Spalte ‚Beschriftung‘).

 

plCapture – Videoaufnahmen und Komprimierung mit einer Dokucam

Um mit Ihrer Dokucam ein Video aufzuzeichnen müssen Sie die Anwendung plCapture verwenden und ein paar Einstellungen berücksichtigen, die entscheiden, wie gut die aufnahme aussehen und wieviel Speicherplatz sie auf der Festplatte belegen wird.

 

Alle Buttons und Einstellungen zur Videoaufnahme befinden sich in einer Symbolleiste.  Diese rufen Sie auf indem Sie im Menü ‚Ansicht‘ unter ‚Symbolleisten‘ die Symbolleiste ‚Videoaufnahmen‘ aktivieren, oder über die Tastatur mit Strg+3

 

In der neuen Symbolleiste gibt es den Button „Aufnahme-Steuerung“ der das Fenster ‚Videodatei aufnehmen‘ öffnet:

Bei einem Klick auf das Zahnradsymbol unter ‚Codec‘ erscheint ein weiteres Fenster.

Hier können Sie den Codec auswählen, der verwendet wird um die aufgenommenen Bilddaten als Video zu komprimieren und abzuspeichern. Welche Codecs in dieser Auflistung zu finden sind hängt davon ab, welche Windows-Videocodecs sie installiert haben.

Der Button ‚Eigenschaften‘ rechts davon öffnet die Einstellungen des ausgewählten Codecs, die Einstellungen der einzelnen Codecs unterscheiden sich teilweise stark voneinander.

 

 

 

Microsoft RLE

Vorteile: bereits installiert, keine Konfiguration

Nachteile: große Dateien, keine Konfiguration

Einfach die Option ‚Unkomprimiert‘ zu wählen liefert normalerweise keine guten Ergebnisse, selbst wenn die Dateigröße für Sie keine Rolle spielt. Die einfachste Konfiguration für beinahe unkomprimierte Videos ist der Codec „Microsoft RLE“; dieser bietet auch keine weiteren Einstellungen, sorgt aber doch zumindest für eine minimale Komprimierung.

 

 

 

DV-Codec

Vorteile: flüssiges Livebild, bereits installiert

Nachteile: geringe Maximalauflösung, große Dateien, Dateigröße/Komprimierung fest

Der einfachste Kompromiss zwischen Dateigröße und Bildqualität stellt hier der DV-Codec dar. Dieser sollte auf jedem Windows-Rechner ohne weitere Installation zur Verfügung stehen. Leider ist die höchstmögliche Auflösung hier 720×576 Pixel und mangels effizienter Komprimierung würden höhere Auflösungen auch zu noch viel größeren Dateien führen.

Als Videoformat sollten Sie für eine Auflösung von 720×576 Pixeln PAL wählen (NTSC ergibt 720×480), abgesehen von der Auflösung ist die Auswahl aber unwichtig, die Optionen unterscheiden sich lediglich durch 4:1:1 Farbunterabtastung bei NTSC und 4:2:0 bei PAL, welche nicht wirklich zu einem wahrnehmbaren Unterschied führen wird, in beiden Fällen werden nur für jeden 4. Pixel die Farbinformationen gespeichert.

Leider sind mit diesem DV-Codec keine höheren Auflösungen oder eine bessere Komprimierung möglich, im Gegensatz zu vielen der anderen kostenlos verfügbaren Codecs sorgt dieser aber für ein flüssiges Livebild auch während der Aufzeichnung.

 

 

 

MJPEG

Vorteile: bereits installiert, einfache Konfiguration, Dateigröße/Komprimierung anpassbar

Nachteile: kein flüssiges Livebild

Wenn ein flüssiges Livebild am Bildschirm während der Aufnahme nicht wichtig ist, lassen sich auch mit dem bereits installierten MJPEG-Codec schöne Ergebnisse erzielen, mit einem einfachen Regler in den Codec-Eigenschaften können Sie die Dateigröße / Komprimierung anpassen, weitere Optionen gibt es nicht.

 

 

 

LeadTools Multimedia DirectShow & Media Foundation Codecs

Vorteile: flüssiges Livebild, Dateigröße/Komprimierung anpassbar

Nachteile: muss installiert werden, komplexe Konfiguration

Wer etwas experimentierfreudiger ist, sollte sich mit den Codecs von Leadtools beschäftigen. Hier gibt es gleich ein ganzes Paket Codecs, jeweils mit eigenen Optionen.

Besonders hervorheben möchten wir zwei Codecs dieses Pakets, zum einen den ‚LEAD H264 Encoder‘ und zum Andern den ‚LEAD MPEG4 Encoder‘, die sich beide über eine Qualitätseinstellung oder auch über eine Zieldatenrate sehr gut konfigurieren lassen:

LEAD H264 Encoder

LEAD H264 Encoder

LEAD MPEG4 Encoder

LEAD MPEG4 Encoder

 

 

picvideo m-jpeg codec

Vorteile: flüssiges Livebild, Dateigröße/Komprimierung anpassbar

Nachteile: kostenpflichtig

Ein weiterer Codec, der auch die Eigenschaft besitzt, während des Aufzeichnens ein flüssiges Livebild zu zeigen, aber eine bessere Komprimierungsrate und mehr Einstellungen als der DV-Codec ermöglicht, ist der picvideo m-jpeg codec von accusoft. Dieser Codec ist kostenpflichtig, liefert aber sehr zuverlässige Ergebnisse und lässt sich auch sehr einfach konfigurieren:

Konfiguration des 'picvideo m-jpeg codec'

Der Schieberegler links stellt Helligkeits- und Farbqualität ein, auf Stufe 7-9 ergibt sich eine guter Kompromiss zwischen Dateigröße und Bildqualität.

Die Subsampling-Einstellung (Unterabtastung) gibt an wie stark die Farbinformationen komprimiert werden sollen: 1:1:1 ist verlustfrei, bei 4:2:2 werden nur für jeden 2. Pixel auch Farbinformationen gespeichert und bei 4:2:0 nur noch für jeden 4.

Polarisationskontrast in der (Stereo-)Mikroskopie

Im Alltag sind wir meist vielen Lichtquellen gleichzeitig und Licht verschiedenster Polarisationen ausgesetzt. Die Schwingungen der elektromagnetischen Lichtwellen besitzen eine Ausrichtung, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts. Bei ‚unpolarisiertem‘ Licht überlagern sich viele verschiedene Ausrichtungen bzw. Polarisationsebenen (Siehe Abb 1). Polarisiertes Licht zeichnet sich dadurch aus, dass es nur aus Lichtwellen mit einer einzelnen Ausrichtung senkrecht  zur Ausbreitungsrichtung besteht.

Abbildung 1 - von wikipedia.org, wire-grid polarizer by Bob Mellish (CC BY-SA 3.0)

Abbildung 1 – wire-grid polarizer von Bob Mellish (CC BY-SA 3.0)

 

Um polarisiertes Licht zu erzeugen lässt sich unpolarisiertes Licht durch einen (Gitter-)Polarisationsfilter mit bestimmter Ausrichtung so filtern, dass nur Lichtwellen mit der Ausrichtung parallel zu der des Filters durchgelassen werden – Lichtwellen deren Ausrichtung 90° zur Ausrichtung des Filters gedreht sind, werden komplett ausgelöscht, andere Winkel dazwischen sorgen für eine Abschwächung, Siehe Abbildung 2. Diese zeigt die Drehung eines Linearen Polarisationsfilters vor einem LCD-Bildschirm (der immer polarisiertes Licht aussendet) um 90°.

Abbildung 2

Abbildung 2 – Drehung zweier Gitter-Polfilter zueinander

 

Dies verdeutlicht, dass selbst ein einzelner Polarisationsfilter immer auch einen gewissen Lichtverlust bedeutet, aber zwei Polarisationsfilter hintereinander platziert, 90° zueinander verdreht blockieren sämtliche Lichtwellen komplett. Auch hier sorgen Winkel dazwischen für eine Abschwächung  der Lichtintensität. Richtig eingesetzt sorgt genau dieser Effekt für nützliche und spannende Anwendungen.

Bei doppelbrechenden (optisch anisotropen) Materialien offenbaren Polarisationsfilter zum Beispiel die sogenannte Spannungsoptik im Material und können zu farbenprächtigen Effekten führen, wie beispielsweise in diesem Video zu sehen. Dieser Effekt kann aber nicht nur beeindruckend aussehen, er stellt auch die Basis vieler Untersuchungen von Kristallen und Gesteins-Dünnschliffen dar.

Abbildung 3 - Spannungsdoppelbrechung an Anspritzstelle eines Spritzgussteils (von Rainer Ziel)

Abbildung 3 – Spannungsdoppelbrechung an Anspritzstelle eines Spritzgussteils (von Rainer Ziel)

Oft wird bei optischen System unabhängig vom Zweck der Anwendung der erste Polarisationsfilter den das Licht passiert als Polarisator bezeichnet, der zweite Filter hingegen als Analysator, obwohl es sich beide Male gleichermaßen um einen linearen Gitter-Polarisatonsfilter handelt. In der Mikroskopie ist dies so üblich, in der Fotografie hingegen werden oft teurere zirkular polarisierte Filter eingesetzt, diese bestehen aus einem linearen Polfilter und einer Verzögerungsplatte dahinter. Der Grund dafür ist, dass lineare Polarisation bei Spiegelreflexkameras (der verbaute Spiegel polarisiert einfallendes Licht) die automatische Messung der Belichtungszeit verfälschen kann. Man möchte sich jedoch zunutze machen, dass fast jede glatte spiegelnde Oberfläche reflexiertes Licht polarisiert. Deshalb reicht bereits ein einzelner drehbarer Polarisationsfilter um Reflexionen auf Fensterscheiben und anderen Gegenständen in einer Fotografie fast ganz zu beseitigen.

In der Mikroskopie wird dieser Effekt vor allem eingesetzt um metallische Oberflächen gleichmäßiger und heller Beleuchten zu können, ohne dass Spiegelungen andere feine Strukturen überdecken (siehe Abbildung 4 und 5). Damit eignet sich der Einsatz besonders für die Restaurierung von Skulpturen und Gemälden ebenso wie zur Qualitätssicherung bei metallischen und spiegelnden Oberflächen. In den beiden folgenden Beispielaufnahmen können Sie selbst direkt den Unterschied von normaler Beleuchtung zu Polarisationskontrast vergleichen; zum einen an einer vergoldeten Skulptur, zum anderen an einem Metallkontakt auf einer Platine.

 

 

 

Bereits bei frei beweglichen Lichtquellen lässt sich dieser Effekt mit zwei einfachen Gitter-Polarisationsfiltern ausnutzen; für eine Anpassung und Regulierbarkeit des Effekts muss aber zumindest einer der beiden Filter drehbar sein und sobald mehrere Lichtquellen im Spiel sind, wird es schwieriger die Wirkung der Polarisationsfilter genau vorherzusagen. Um dieses Problem zu vermeiden, versucht man meist, sämtliches Licht das auf die Probe trifft möglichst gleichartig zu polarisieren und verhindert jeglichen weiteren Lichteinfall – dann kann man mit der richtigen Stellung des drehbaren Polfilters einen Großteil der Reflexionen der Lichtquelle beseitigen.

Abbildung 6 zeigt, wie auch die vorherigen Beispiele, eine Mischbeleuchtung aus polarisiertem und unpolarisiertem Licht, dennoch ist deutlich zu erkennen, wie sich mit Polfilter Beschädigungen der Kontaktfläche hell auf dunklem Hintergrund deutlich abheben. Bei der Aufnahme ohne Polfilter machen es die Reflexionen auf der Metalloberfläche beinahe unmöglich die Beschädigungen präzise zu erkennen.

 

 

Nachfolgend einige Beispiele für Polarisationsfilter aus unserem Onlineshop:

Diese Diashow benötigt JavaScript.

Kamerasoftware: Mikroskopielivestream mit OBS Studio – Open Broadcaster Software Studio

Der Funktionsumfang moderner Kameras ist beachtlich, um diese Möglichkeiten auch ausschöpfen zu können bedarf es allerdings der passenden Benutzeroberfläche.  Bei Systemkameras mit Wechselobjektiv liegt das Augenmerk natürlich auf dem Menü und den Knöpfen am Gerät selbst, die Möglichkeit eine Kamera fernzusteuern wurde abgesehen von einem Fernauslöser, lange Zeit ignoriert. Im Zeitalter von Smartphones und Kameras mit WLAN ist das Thema neu wiederbelebt worden, doch meist entsprechen die Fernsteuerungsanwendungen eher einem Fernauslöser als einer vollwertigen Steuerung aller Einstellungen der Kamera.

Auch bei den meisten Mikroskop- und Industrie-Kameras ist man erstmal auf die Software des Herstellers angewiesen – je nach Anwendung gibt es aber auch oft noch weitere Möglichkeiten: viele Industriekamerasysteme liefern über eine USB-Verbindung in einer Windows-Umgebung nämlich ein DirectShow-Videosignal, das von vielen Anwendungen – nicht nur der Herstellereigenen – verarbeitet werden kann. Fast alle Streaming- und Videoschnittprogramme für Windows bieten die Möglichkeit eine DirectShow-Videoquelle einzubinden.

 

obsproject.com

obsproject.com

Mikroskopkameras, DirectShow und eine etwas andere Art des Videoschnitts 

Auch unsere eigenen Dokucam Mikroskopkameras übertragen ein DirectShow-Videosignal.

Mit OBS Studio lassen sich DirectShow-Videoquellen sehr leicht einbinden und zum Erstellen und Verwalten eines Livevideostreams verwenden; dazu bietet die Software die Möglichkeiten, verschiedene Bild-, Video- und Tonquellen zu einem Livestream zu mischen, bzw. genauso auch wiederum als Video in Form einer Datei auf der Festplatte aufzuzeichnen.

So können Sie damit beispielsweise Live Mikroskopien und die Liveaufnahmen der Mikroskopkamera zusammen mit dem Bild und Ton ihrer Webcam oder eines Mikrofons, streamen. Oder soll der Ton seperat aufgezeichnet sein? Mit einer Logoeinblendung in der Ecke, oder zwischendurch ein bereits aufgezeichnetes Video oder Standbild einblenden? Oder doch auch mal ein Browserfenster oder gleich den ganzen Desktop einblenden?

Auch wenn die meisten Mikroskoparbeiten eher selten als Livestreamen ausgestrahlt werden zeigt dieses Programm eine Fülle an Möglichkeiten zur Verarbeitung verschiedener Quellen abseits der klassischen Videoschnitts und ermöglicht dennoch die Erstellung eines Videos, das ganz klassisch weiterverarbeitet werden kann.

 

OBS Studio für die P+L Dokucam konfigurieren

Am Beispiel einer P+L Dokucam erklären wir die Funktionsweise und Einstellungen der in OBS Studio ():

Nach Download und Installation und dem Start des Programms starten wir mit unserer ersten Szene, zu der wir Medienquellen hinzufügen müssen, um diese benutzen zu können. Im Bereich „Quellen“ klicken wir auf das Menü mit dem Plus-Symbol und wählen im erscheinenden Menü „Videoaufnahmegerät“. Im neu erscheinenden Dialog wählen wir „Neu erstellen“ und vergeben einen Namen für die noch nicht eingebundene Mikroskopkamera. Nach der Bestätigung dieses Dialogs erscheint ein weiterer in dem wir die Kamera selbst sowie ihre Videoeinstellungen auswählen können.

In unserem Beispiel haben wir eine Dokucam Dunkelfeld, diese wird als Gerät „USB39 WUX74 F“ erkannt. Hinter dem Button „Video konfigurieren“ verbergen sich die Kameraeinstellungen, die leider nicht so komfortable wie in PLCapture sind. Die Voreinstellung ist, dass die Verstärkung des Signals automatisch reguliert wird, was einer automatischen Anpassung der Belichtungszeit entspricht. Für eine manuell eingestellte Belichtung deaktivieren Sie bitte die Checkbox „Autom.“ für die Verstärkung sowie Belichtung und wählen diese Werte manuell.

Außerdem müssen wir für ein Farbbild bei der Option „Auflösung/FPS Typ“ die Auswahl „benutzerdefiniert“ nehmen und als Videoformat „XRGB“ wählen. Nach der Bestätigung dieser Optionen sollte das Livebild der Mikroskopkamera auf der linken Seite in OBS Studio in eniem roten Rahmen zu sehen sein. Mit Hilfe der Rahmens können Sie das Kamerabild innerhalb des Streambildes verschieben und skalieren.

Nachdem Sie in den allgemeinen Programmeinstellungen (Datei-Menü > Einstellungen) ein Streamingziel festgelegt haben, starten Sie ihren Livestream mit dem Button „Streaming starten“. OBS Studio unterstützt neben dem Streamen auf einen eigenen Server auch das Streamen direkt an diverse bekannte und unbekannte Plattformen, die man nur in den Stream-Einstellungen aus einer Liste auswählen muss und mit dem passenden Streamschlüssel wird gesendet. Die Aufnahme in eine Datei erfolgt mit dem Button „Aufnahme starten“. Wo und in welchem Format das Video gespeichert wird, wird in den Einstellungen unter „Ausgabe“ festgelegt.

Für weitere Anleitungen und Tipps zu OBS Studio empfiehlt sich diese Kurzanleitung und ebenso ein Blick ins offizielle Forum. Besonders die Filter, mit deren Hilfe man einzelne Szenen manipulieren kann eröffnen vielfältige Möglichkeiten und auch der automatische Szenenwechsler ist ein sehr hilfreiches Werkzeug.