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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‘).

 

Neue Version ZEISS Zen 2 starter/core v.2.4 erschienen auf Service DVD73

Die aktuelle Service DVD von Zeiss mit der Nr. 73 steht zum Download bereit und präsentiert uns eine stark überarbeitet neue Version von ZEN 2 mit einigen neuen Funktionen auch in der kostenlosen Variante:

  • Es wurde schon vielfach unter Windows 10 ohne Probleme eingesetzt; nun wurden aber nochmals einige Fehler beseitigt und so ist Zen nun auch offiziell kompatibel zu Windows 10 in allen Varianten.
  • Sie können Panoramabilder auch ohne motorisiertes Stativ zusammenfügen (Stitching). Diese Funktion wurde stark verbessert, und ermöglicht es nun, einzelne Aufnahmen manuell grob zueinander zu positionieren; beim Abschließen des Vorgangs werden die Bilder dann automatisch so zusammengefügt, dass sich ein gleichmäßiges Bild ohne Artefakte und Kanten ergibt:
manuelles Panorama (Stitching)

manuelles Panorama (Stitching)

 

  • Auch das automatisierte Stitching ist nun sogar im kostenlosen Zen 2 Starter verfügbar; mit dieser Funktion können Sie ein zusammengesetztes Panoramabild durch Bewegen eines Kreuztisches erstellen ohne einzelne Aufnahmen manuell zu erstellen. Sie verschieben die Tischposition und die Software positioniert den Bildausschnitt ganz von alleine. Leider erfordert diese Technik eine sehr hohe Bildwiderholrate für zuverlässige Ergebnisse und ist somit nicht mit jeder Kamera und Probe optimal einsetzbar:
automatisches Panorama (Stitching)

automatisches Panorama (Stitching)

 

  • Die Funktion für erweiterte Tiefenschärfe zum Kombinieren mehrere Bilder mit unterschiedlicher Schärfeebene wurde überarbeitet und lässt sich nun durch zusätzliche Optionen besser an die Probe anpassen. Welche Einstellungen für Ihre Arbeit die zuverlässigsten Ergebnisse liefert, muss aber doch ausprobiert werden :
verbesserte erweiterte Tiefenschärfe

verbesserte erweiterte Tiefenschärfe

 

  • Neue Werkbank ‚Bildverarbeitung‘. Nach dem Erstellen einer Aufnahme, ob aus dem Livebild oder mit einer anderen Funktion von ZEN stehen nun mit der Werkbank „Bildverarbeitung“ folgende Optionen zur Optimierung Ihrer Bilder zur Verfügung.
Werkbank "Bildverarbeitung"

Werkbank „Bildverarbeitung“

  • Anpassen
    • Farbbalance
    • Farbtemperatur
    • Farbton/Sättigung/Helligkeit
    • Histogrammausgleich
    • Lokale Kontrastoptimierung
    • Shading-Korrektur
    • Weißabgleich
  • Umformen
    • Bildgröße ändern
    • Drehen
    • Spiegeln
    • Stitching
    • Verschiebung
  • Schärfen
    • Konturen verstärken
    • Unscharfmaskierung
  • Glätten
    • Gauss
    • Median
    • Sigma

 

Einige dieser Funktionen erfordern genauere Kenntnis oder zumindest Ausprobieren, simple Einstellungen wie das Anpassen der Helligkeit oder ein Bild zu drehen sind jedoch auch ein hilfreiches Werkzeug um sich die Standardnachbearbeitung in anderer Software zu sparen.

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.

 

Maßstab und Skalierungen in der digitalen Mikroskopie und mit Zeiss ZEN

Genaues Vermessen ist für viele Mikroskoparbeiten nicht zwingend notwendig, aber ein Maßstabsangabe ist oft dennoch unerlässlich.

Bei geringen Vergrößerungen ist die zusätzliche Abbildung eines Gegenstands, dessen Größe allgemein bekannt ist, die beste Möglichkeit, dem Betrachter direkt ohne bewusstes Nachlesen oder Rechnen die Größendimension des Bildes zu vermitteln. Da dies jedoch oft nicht einfach möglich ist, wird meist ein Maßstabsbalken verwendet.

Die Mikroskop-Vergrößerung ist leider für das Ermitteln des Maßstabs bzw. der Skalierung wenig aussagekräftig. Die optische Vergrößerung eines Mikroskopsystems bezieht sich normalerweise auf die Okularsicht; wenn in Zusammenhang mit einer Kamera vom Vergrößerungsfaktor die Rede ist, muss angegeben werden, auf welche Bildschirmgröße sich die Vergrößerung bezieht: Ein beliebiges Kamerabild hat auf einem 40″ Bildschirm, verglichen mit der Darstellung auf einem 20″ Bildschirm, stets eine doppelt so hohe Vergrößerung – deshalb ist es bei Kameraaufnahmen sinnvoller über den Maßstab bzw. die Skalierung zu reden.

 

Objektmikrometer mit µm-Skala

Objektmikrometer mit µm-Skala

Um diese zu berechnen benötigen wir eine bekannte Distanz im Mikroskopbild. Normalerweise wird hierfür ein Objektmikrometer verwendet, auf dem sich Skalen mit verschiedenen Abständen befinden. Im Kamerabild lässt sich ablesen, wieviele Pixel dem Abstand zwischen zwei Abstandsmarkierungen auf dem Objektmikrometer entsprechen und schon lässt sich der Maßstab bzw. die Skalierung in der Form „x Pixel entsprechen y µm“ angeben.

 

Skalierung einmessen in Zen 2 Starter mit Hilfe eines Objektmikrometers

Skalierung einmessen in Zen 2 Starter mit Hilfe eines Objektmikrometers

 

Diese Information können Sie nun auf das gesamte Bild hochrechnen und damit angeben, welcher realen Größe der Bildausschnitt entspricht, oder dazu nutzen einen Maßstabsbalken korrekt zu berechnen. In der kostenlosen Bildbearbeitungssoftware ImageJ gibt es zum Beispiel eine Funktion um Skalierung zu vermessen, zu speichern und verschieden gestaltete Maßstabsbalken einzuzeichnen.

zwei Maßstabsbalken und eine Distanzmessung in Zen 2 Starter

zwei Maßstabsbalken und eine Distanzmessung in Zen 2 Starter

 

Die Mikroskopkamerasoftware Zeiss ZEN (die in der kostenlosen Variante allen Zeiss Kameras beiliegt) bietet mit einem Assistenten-Werkzeug, das beim Einmessen der Skalierung hilft hier noch etwas mehr Komfort und bringt darüber hinaus bereits die passenden Standard-Skalierungen für Zeiss-Mikroskope mit. Sie müssen der Software lediglich mitteilen, mit welchem Objektiv/Vorsatzsystem, welchem Kameraadapter und ggf. welcher Zoomstufe Sie gerade arbeiten und schon können Sie jederzeit die Messfunktionen nutzen und auch einen Maßstab einzeichnen, ohne die Skalierungen selbst kalibrieren zu müssen.

Maßstabs-Mikroskopparamter in Zen Blue eintragen

Mikroskopparameter für den Maßstab in Zen Blue eintragen

 

und die beinahe gleichen Optionen in Zen Starter/Core

und die beinahe gleichen Optionen in Zen Starter/Core

 

Ob Sie präzise und verlässliche Messwerte benötigen oder ein wenig Ungenauigkeit gar keine Rolle spielt, wir empfehlen, die vorgefertigten Skalierungen der Software selbst mit einem Objektmikrometer zumindest zu überprüfen. So sehen Sie, wie groß die Abweichung und damit der Messfehler ist und ob dieser relevant für Ihre Arbeit ist. Da sich die Skalierungen nicht ändern, muss diese Messung nur einmalig für jedes Objektiv durchgeführt werden, bei Stereomikroskopen ist für jede Zoomstufe eine Messung notwending.

Gebrauchsanleitung für Zen 2 Core

 

Die vollständige Gebrauchsanweisung für Zen 2 Core bzw. auch Zen 2 Starter steht nun zum Download zur Verfügung.

Hier gibt es die Deutsche Fassung. Und hier die Englische Fassung.