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Es gibt zwei neue Mikroskopkamera-Service-DVDs von Zeiss,

• die Service DVD Nr. 74 mit der neuesten Version 2.5 von ZEN 2 Starter und Core, die damit die DVD Nr. 73 ablöst;
• und die Service DVD Nr. 75 mit der neuen Version 2.5 von ZEN light und Blue, die damit die DVD Nr. 71 ablöst.

Es wurden in beiden Anwendungen die Unterstützung für neue Mikroskophardware integriert, deshalb gibt es das Programm MTB (in dem die Mikroskophardware konfiguriert wird) nun in der Version 2.9.0.14 auf beiden DVDs.

Für Zen 2 Core gibt es eine ganze Reihe neuer Module, die meisten Veränderungen betreffen aber nur die Vollversion oder einzelne Module. Es folgt aber dennoch eine genauere Auflistung mit den Änderungen, es hat sich nämlich einiges getan. Die Einzelnen Module verweisen zu den jeweiligen Artikeln in unserem Onlineshop, dort gibt es auch Screenshots zu fast allen Modulen und ggf. eine noch ausführlichere Beschreibung.

Neue Module:

• Modul Gusseisenanalyse
  • prozentuale Form- und Größenverteilung
  • Manuelle Neuzuordnung von Phasen
  • EN ISO 945-1: 2008 + Cor. 1: 2010

• Modul QUAL Data Export
  • eine Oberfläche zur Erstellung von Messergebnisdateien in standardisiertem Format.
  • Übertragung von Messwerten an Datenbanken wie z.B. ZEISS PiWEB oder Q-Stat
  • Erstellung und Export von Dokumenten als Dateien mit der Endung  .dfg, .dfd oder .dfx

• Modul Korngrößenanalyse
  • erfüllt folgende Normen
    • DIN EN ISO 643:2012
    • ASTM E 112-13 Plate I – IV
    • ASTM E 1382-97
    • GB/T 6394 2002 Plate I – IV
  • 3 Messmethoden:
    • Planimetrisch: automatische Rekonstruktion der Korngrenzen
    • Abschnitt: halbautomatische Messung mit Sehnen
    • Vergleich: manuelle Messung mit Vergleichsdiagrammen (wall charts)

• Modul Multiphase Analysis
  • Analyse von Schwarzweiß und Farbbildern
  • Porositätsmessung
  • Korngrößenverteilung in bis zu 32 Phasen
  • Auswahl von Messparametern:
    • Bereich,
    • Fläche, Äquivalenzdurchmesser, Maximaldurchmesser
    • Umfang, Rundheit, elliptische Achsen A und B
    • Farbe, Grauwert

• Modul Schichtdickenmessung (Layer Thickness Measurement)
  • Manuelle und automatische Messung
  • Messen von einfachen und komplexen (gebogenen) Ebenen
  • Keine Begrenzung der Schichtanzahl pro Testablauf
  • Erkennung aller Messpunkte pro Schicht für statistische Auswertungen

• Modul LM-EM Correlative Miscroscopy Materials
  • nur für Korrelative Mikroskopie

• Modul GxP
  • zur Umsetzung von Prüfprotokollen und Freigabeverfahren.
    • Zertifikatsprüfung
    • Mit einfacher oder doppelter Signatur (unterschiedlicher Benutzer) möglich
    • Audit Trail kann bei den Jobergebnissen gestartet werden.
    • Der Anwender kann gezwungen werden den Job weiter auszuführen und abzuspeichern (‘Schritt zurück’ oder ‘Job abbrechen’ sind nicht verfügbar)
    • Ergebnisse müssen vom Anwender signiert werden
    • digitale Signaturen für Leiter
    • Signaturen und Dateien überpüfen
    • Leiter können Job-Vorlagen für einzelne Anwender freischalten

• Modul Richtreihenvergleich (Comparative Diagrams)
  • bietet folgende Funktionen:
    • Bildquelle: live mode, gespeicherte Daten.
    • Vergleich von 1, 2, 4 oder 8 Vergleichsdiagrammen in einer Ansicht
    • Überlagerung von Bildun und Diagramm möglich
    • Speichern und verwalten von Bildern und Datentabellen im Archiv, für Dokumentationszwecke
    • Benutzerdefinierte Diagramme
  • erstellt VergleichsDiagramme nach folgenden Normen
    • Grains:
      • DIN EN ISO 643:2012
      • ASTM E 112-13 Plate I – IV
      • GB/T 6394 2002 Plate I – IV
    • Graphite
      • EN ISO 945-1: 2008 + Cor. 1: 2010
    • Non-metallic inclusions (NMI)
      • ISO 4967 2013
      • GB-10561
      • EN 10247 2007
      • ASTM E 45 2013
      • DIN 50602 1987

• Modul Onlinemessen, (verfügbar für die Starter-Version ebenso wie die Vollversion) ermöglicht die Nutzung von Messfunktionen im Livebild

Änderungen, die die kostenlose Starter-Version und die Vollversion betreffen:

• Die Darstellung bei sehr hohen Bildschirmauflösungen erfolgt nun ohne Fehler.
• Die Erstellung von Formularen und Berichten wurde verbessert
  • Leider ist der Formulargestalter aber weiterhin nur für sehr sehr simple Formularstrukturen ohne graphische Gestaltung sinnvoll einsetzbar.
• Das Aufnahmen von Bildern ist nun auch per Hotkey F2 möglich
• es gibt eine Option die festlegt, ob das Livebild der Kamera nach dem Aufnahmen eines Bildes automatisch weiterläuft oder nicht.
• bei der Werkbank ‘Bildbearbeitung’ gibt es nun eine Vorschaufunktion.
• Bei den Messwerkzeugen kann nun ausgewählt werden, ob das Werkzeug nach Durchführung einer Messung weiter ausgewählt bleibt oder nicht.
• Das Standard-Dateiformat in dem ein Bericht gespeichert wird, kann nun in den Archivoptionen festgelegt werden.

Änderungen, die nur die Vollversion oder einzelne Module betreffen:

• Die Erstellung von Job-Templates wurde erweitert und verbessert, unter anderem lassen sich Aufgaben nun in “Schleifen” und “Gruppen” gruppieren:

• außerdem wurde die Job-Aufgabe ‘Validation / Eingabebilder prüfen’ hinzugefügt.

• Die Benutzeroberfläche der Vorlagenverwaltung wurde übersichtlicher gestaltet.

• Benutzerkonten können nun mit einem Profilbild ausgestattet werden.

• Modul Bildanalyse: Neue Funktionen, u.A. Speichern und Laden von Bildanalyseeinstellungen in einer Datei
  • Klassen
    • Handhabung der Klassen wurde vereinfacht
    • Button ‘Unterklasse’ erstellt eine neue Klasse innerhalt der ausgewählten Klasse.
  • Messrahmen
    • Farbauswahl
    • Option um den Messrahmen auf analysierten Bildern anzuzeigen.
  • Automatische Segmentierung
    • zusätzliche Segmentierungsmethode: Dynamic thresholding
    • Additional Binary preprocessing functions: Open, Close, Erode, Dilate
  • Regionenfilter
  • Interaktive Segmentierung
    • Erneute Anwendung des Regionenfilters nach der Segmentierung
  • Features Setup
    • Funktionen aller Regionen als eigene Bereiche
    • Farbauswahl für alle Regionen
    • Farbauswahl für Annotationen
  • Messdaten
    • Farbauswahl und Auswahl der Liniendicke für die Highlight-Box

Meta-Bilddaten – Mini-Berichte ohne Aufwand

Und zum Abschluss all dieser Änderungen wollen wir noch auf eine Funktion in Zen 2 Starter hinweisen, die gar nicht neu dazugekommen ist, aber oft übersehen wird: 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:

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 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:

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.

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)

• 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)

• 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

• 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”

• 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.

CZI ist das Dateiformat von Zeiss für alle Mikroskopie-Imaging-Anwendungen von Axiovision bis ZEN. Die Bildinformationen selbst werden intern im JPG XR-Format gespeichert, das sowohl verlustfreie, als auch verlustbehaftete Kompression ermöglicht. Es gibt aber auch die Möglichkeit mehrere Aufnahmen für mehrdimensionale Bilder, Zeitreihen, Z-Stapel und virtuellen Slides in eine CZI-Datei zu speichern. Außerdem kann das Format noch folgende Metadaten verwalten:

• Aufnahmedaten, Keywords, Benutzerkommentare
• Mikroskoptyp und Einstellungen
• Laser-oder Beleuchtungsstärken
• Abmessungen und Maßstäbe
• verwendete Kontraste und Objektive
• fluoreszierende Farbstoffe und Filter
• Tisch- (x,y) und Fokus- (z) Positionen
• Kamera- und Detektor-Parameter wie Belichtungswerte, Binning, Bit-Tiefe, Pixel-Verweilzeit
• automatische oder benutzerdefinierte Elemente und Anmerkungen
• Proben-Barcode-Information

Der Nutzen, diese zusätzlichen Informationen gemeinsam in einer Datei abzuspeichern, steigt natürlich mit der Anzahl von Softwarelösungen, die das Dateiformat unterstützen. Viele Anwendungen mit Mikroskopiebezug haben die Verwendung von CZI-Dateien bereits integriert:

• OME Bio-Formats / OMERO
• Fiji & ImageJ
• Python (via python-bioformats or czifle.py)
• CellProfler
• Icy
• KNIME
• MATLAB
• Visiopharm
• Imaris
• Da-Cons
• HS-Analysis
• arivis Vision4D
• MicroBrightfeld
• Indica Labs
• Image Pro
• Amira
• Columbus
• Definiens
• microDimensions
• Orbit
• QuPath

Wer sich mit der Verwendung des CZI-Formats für die eigene Softwareentwicklung interessiert, kann einen Blick auf folgende Open Source Cross-Platform C++ Bibliothek für CZI-Dateien bei Github werfen: github.com/zeiss-microscopy/libCZI

Zum Anfordern einer detaillierten Dokumentation des CZI-Formats gibt es auch das folgende Formular bei Zeiss: www.zeiss.de/mikroskopie/produkte/mikroskopsoftware/czi/czi-download.html

Und die wohl nützlichste Anlaufstelle für Fragen zu dieser Bibliothek oder dem Dateiformat ist wahrscheinlich das Developer Forum von Zeiss.

forums.zeiss.com/microscopy/community

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

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

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

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.

Mikroskopparameter für den Maßstab in Zen Blue eintragen

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.