Fluoreszenz, Tiefenbestimmung und 3D-Darstellung

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Peter K

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Verfasst am: 07.02.2013, 23:10 Titel: Fluoreszenz, Tiefenbestimmung und 3D-Darstellung

Hallo ihr lieben,

# Problembeschreibung:
Ich bekomme Mikroskop-Bilder (16-Bit Grauwerte, als TIF) als Z-Stapel (20 bis 80 Bilder am Stück aufgenommen in aufeinander folgenden Z-Ebenen). Auf diesen Bildern sind fluoreszierende Partikel zu sehen, die wenn sie nicht im Fokus liegen von Beugungsringe umgeben sind. (Ausschnitt siehe Anhang) Die Ringe werden größer, je weiter man von der Fokusebene entfernt ist.

# Ziel ist es zu unterscheiden ob ein Partikel A, einen anderen Abstand zur Fokusebene hat als ein anderes Partikel B und wie weit sie voneinander entfernt sind, um ihnen dann eine Tiefe zuordnen zu können. (über den bekannten Abstand der Z-Ebenen)

# Mein Ansatz ist es,
ich lese die Bilder ein (über imread()),
ich entferne unerwünschte Bildstörungen so gut es geht (siehe Quelltext),
ich füge das gerade verarbeitete 2D-Bild zu einer 3D-Matrix hinzu (hier die Variable ImageStack) und erzeuge so einen Bildstapel.

Bis hier hin habe ich es aus anderen Programmen und mit der Hilfe-Funktion zusammenbauen können. Was jetzt fehlt und wo ich verzweifle ist:

Der ImageStack soll als 3D-Graf dargestellt werden, dort würden die Ringe trichterförmige Gebilde bilden, mit denen man auf einen Blick sagen kann, wo die Beugungsringe ihre kleinste Ausdehnung haben. Dafür soll der Grauwert 0 als durchsichtig gewertet werden und der maximale Grauwert einem hellen Weiß entsprechen. Versucht habe ich es mit surf mit hist3 mit "surface" und plot3. Aber ich bekomme nicht einmal ein 3D-Bild hin.

Ich vermute, ich muss das was ich über imread() bekomme in eine andere Form bringen, aber da ich keine Ahnung von MatLab habe und keine Passenden Beispiele finde, verzweifle ich dabei.

Dazu kommen Fragen wie:
* Wie kann man Punkte über mehrere Bilder tracken und dabei prüfen ob der Ring größer oder kleiner wird?
* Gibt es eine fertige Funktion, die Beugungsringe erkennt und auswertet?
* Die Z-Stapel-Bilder bekomme ich als .zvi-Datei, gibt es eine Möglichkeit sie direkt daraus einzulesen, ohne sie zuvor manuell als TIF exportieren zu müssen?
* Wie kann man das restliche Hintergrundrauschen sinnvoll entfernen? (siehe Bild im Anhang)

Ich wäre sehr dankbar für code-Beispiele und jeden Tip.

#Es wurde von mir sehr viel mehr ausprobiert als da steht, aber alles was nicht geklappt hat, habe ich weckgelassen.

Code:

% ==== ==== ==== ====
% Bild(er) Pfad einlesen
% ==== ==== ==== ====
[filenames, pathstr]= uigetfile({'*.jpg;*.tif;*.png;*.gif','All Image Files';'*.*','All Files'},'MultiSelect', 'on');

% filenames muss immer cell-typ sein!
if ~iscell(filenames)
filenames={filenames};
end

if filenames{1} == 0
return;
end

ImageAnz = numel(filenames);

filepfad = fullfile(pathstr,filenames{1});
Image = imread(filepfad); % 16bit
ImageStack = zeros(size(Image,1), size(Image,2), ImageAnz); % 3D matrix vorbereiten

for filenumber = 1:1:ImageAnz
% ==== ==== ==== ====
% Bild einlesen
% ==== ==== ==== ====
filepfad = fullfile(pathstr,filenames{filenumber});
Image = imread(filepfad); % 16bit

% ==== ==== ==== ====
% Bild Filtern, Vorbereitung zur Analyse
% ==== ==== ==== ====
background = imopen(Image,strel('disk',15)); % Hintergrund erkennen
Image2 = Image - background; % Hintergrund abziehen
Image2(Image2 <= 1000) = 0; % Restliches Hintergrund-flimmern abziehen (geht das auch dynamischer?)
Image3 = imadjust(Image2); %imshow(I3), % Kontrast erhöhen

Vektor = Image3(:);
hist(Vektor,10)

%%%% Ränder anzeigen
% [~, threshold] = edge(I4, 'sobel');
% fudgeFactor = .5;
% BWs = edge(I4,'sobel', threshold * fudgeFactor);
% figure, imshow(BWs), %title('binary gradient mask');

% ==== ==== ==== ====
% Bild-Ebene zum 3D hinzufügen
% ==== ==== ==== ====
ImageStack(:,:,filenumber) = Image3;

% ==== ==== ==== ====
% Bild anzeigen
% ==== ==== ==== ====
%himage = imshow(Image3); hfigure = figure; hpanel = impixelregionpanel(hfigure, himage); %%%% zum Testen der GW-Höhe %%%%

% ==== ==== ==== ====
% Gefilterte Bild speichern
% ==== ==== ==== ====
[pathstr, name, ext] = fileparts(filepfad);
ext = '.TIF'; % immer tif
newpathstr = strcat(pathstr, '/new'); %
mkdir(pathstr);

newname = strcat(name, '_-bg'); imwrite(Image3,fullfile(newpathstr,[newname ext]),strrep(ext, '.', ''));

end

%surf(ImageStack) % so geht es nicht...

Funktion ohne Link?

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Hubertus

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Verfasst am: 08.02.2013, 08:49 Titel:

Moin,

ich kann dein Bild im Moment nicht bearbeiten, habe mir so ein "ähnliches" gemacht. Um das Rauschen zu entfernen würde ich zunächst einmal einen Medianfilter nehmen. Ich denke, dass im Bild Impulsrauschen vorliegt. Sonst liegst du mit deinen Funktionen zur Bildbearbeitung gar nicht so verkehrt. Es gibt dazu allerdings sehr viele Abwandlungen. Versuche mal:

Code:

SE=strel(..Funktion wählen..); % eine Funktion müsste zum Ziel führen
BW2=imerode(Image,SE);
BW3=imdilate(BW2,SE);

Funktion ohne Link?

Viele Glück erst einmal

Hubertus

Hubertus

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Verfasst am: 08.02.2013, 12:05 Titel:

Ich habe jetzt dein Bild mal genauer betrachtet. Es hilft, das Bild notfalls zu vergrößern, weil sich dadurch die Proportionen der Funktionen verschieben. Bei 462x600 kann man auch hiermit arbeiten - es bleiben noch viele Varianten übrig.

Code:

I2=Image>120;
I3=imdilate(I2,ones(2,2));

Funktion ohne Link?

Peter K

Gast


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Verfasst am: 09.02.2013, 12:54 Titel:

Danke für die Antworten, ich probiere das mal aus.

Fällt noch Jemandem etwas zu den anderen Fragen ein?

Jan S

Moderator


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Verfasst am: 10.02.2013, 04:53 Titel:

Hallo Peter,

Hast Du mal für die Visualisierung in Matlab's FileExchange gesucht? Wie wäre z.B. http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/30721-image3 oder http://www.mathworks.com/matlabcent.....7138-quick-3d-data-viewer?

Gruß, Jan


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