포커스 스태킹

Focus stacking
타키니드 플라이의 6개 영상 포커스 브래킷을 보여주는 영상 시리즈.처음 두 이미지는 f/10에서 단일 이미지의 일반적인 DOF를 나타내며, 세 번째 이미지는 6개의 이미지를 합성합니다.
밝은 필드 라이트 현미경으로 포커스 스태킹(영역의 깊이를 확장하기 위한)이 예는 규조토에 있는 디아토미크로포실이다.왼쪽 위는 세 개의 서로 다른 초점 거리에서 캡처된 세 개의 소스 이미지입니다.오른쪽 상단은 최종 "포커스 스택" 이미지에 대한 각 영상의 기여도를 얻는 데 사용되는 세 개의 마스크입니다(검은색은 기여하지 않고 흰색은 전체 기여도).아래는 최종 "포커스 스택" 이미지입니다.

포커스 스태킹(포커스 플레인 병합 및 z[1] 스택 또는 포커스 블렌딩이라고도 함)은 서로 다른 포커스 거리에서 촬영한 여러 이미지를 결합하여 개별 [2][3]소스 이미지보다 더 깊은 시야(DOF)를 가진 결과 이미지를 제공하는 디지털 이미지 처리 기술입니다.포커스 스태킹은 개별 이미지의 필드 깊이가 매우 낮은 모든 상황에서 사용할 수 있습니다. 매크로 촬영과 광학 현미경이 대표적인 예입니다.포커스 스태킹은 풍경 촬영에도 도움이 됩니다.

포커스 스태킹은 유연성이 있습니다.컴퓨팅 기술이기 때문에 후처리 시 여러 가지 다른 필드 깊이를 가진 이미지를 생성하여 최고의 예술적 장점 또는 과학적 선명도를 얻을 수 있습니다.또, 포커스 스태킹을 사용하면, 통상의 화상 처리 장치에서는 물리적으로 불가능한 화상을 생성할 수 있습니다.평면 이외의 포커스 영역을 가지는 화상을 생성할 수 있습니다.피사계 깊이가 증가하거나 유연한 이미지를 생성하는 대체 기법으로는 파면 부호화 및 라이트 필드 카메라가 있습니다.

기술.

포커스 스태킹의 시작점은 서로 다른 초점 거리에서 캡처된 일련의 영상입니다. 각 영상에서 샘플의 서로 다른 영역에 초점이 맞춰집니다.샘플의 초점이 완전히 맞춰진 이미지는 없지만 샘플의 모든 부분이 초점이 맞춰진 이미지를 생성하는 데 필요한 모든 데이터를 모두 포함합니다.예를 들어 에지 감지 또는 푸리에 분석을 통해 각 영상의 초점 내 영역을 자동으로 감지하거나 수동으로 선택할 수 있습니다.그런 다음 포커스에 맞는 패치를 함께 혼합하여 최종 이미지를 생성합니다.

이 처리를 z-스택킹, 초점 평면 병합(프랑스어로 [4][5]zedification)이라고도 합니다.

포커스 스태킹이 이미지에 어떻게 적용되는지 보여주는 비디오 예시

사진에 있어서

매크로 사진에서는, 충분한 화상의 깊이를 얻는 것이 특히 어려울 수 있습니다.왜냐하면, 화상의 깊이는 카메라 근처에 있는 물체에 비해 작기 때문에, 작은 물체가 프레임을 가득 채우면, 그 깊이가 한 번에 집중되지 않을 정도로 가깝기 때문입니다.일반적으로 조리개를 내려놓음으로써(큰 f-number를 사용하여) 필드 깊이를 증가시키지만, 일정 지점을 넘어서면 회절 때문에 흐릿해져 초점이 맞지 않게 됩니다.또한 영상의 밝기도 감소합니다.포커스 스태킹에 의해, 가장 선명한 조리개로부터 촬영된 화상의 피사계 깊이를 효과적으로 높일 수 있습니다.오른쪽의 영상은 다중 노출을 결합하여 달성할 수 있는 DOF의 증가를 보여 줍니다.

샤프 산에 있는 큐리오시티 로버의 첫 번째 샘플링 홀을 적층한 이미지.이 구멍은 폭이 1.6cm(0.63인치)이고 깊이가 6.7cm(2.6인치)입니다.

Mars Science Laboratory 미션은 Mars Hand Lens Imager (MAHLI)라고 불리는 장치를 가지고 있는데, 이것은 나중에 [6]포커스를 맞출 수 있는 사진을 찍을 수 있다.

현미경 검사 중

현미경 검사에서는 작은 시료에서 가능한 한 많은 빛을 포착하기 위해 높은 수치 개구부가 바람직하다.높은 수치 개구부(낮은 f-숫자와 동일)는 매우 얕은 필드 깊이를 제공합니다.고배율 대물 렌즈는 일반적으로 시야 깊이가 더 낮다. 약 1.4의 수치 개구부를 가진 100×대물 렌즈는 시야 깊이가 약 1μm이다.시료를 직접 관찰할 경우 시료를 통해 위아래로 초점을 맞추면 시야 깊이가 얕아지는 한계를 쉽게 우회할 수 있습니다. 복잡한 3D 구조의 현미경 데이터를 효과적으로 2D로 표현하기 위해서는 포커스 스태킹이 매우 유용한 기술입니다.

원자 분해능 주사 투과 전자 현미경 검사에서도 시료 특징이 필드 깊이보다 훨씬 큰 유사한 어려움에 직면합니다.스루포커스 영상 시리즈를 촬영하는 것으로, 포커스 깊이를 재구성해,[7] 포커스를 완전하게 맞춘 단일 화상을 작성할 수 있습니다.

소프트웨어/어플리케이션

포커스 스태킹 소프트웨어
이름. 원저작자 응용 프로그램 유형 플랫폼 면허증.
Adobe Photoshop[8] CS4, CS5, CS6 어도비 데스크톱 Windows, Mac OS X 독자 사양
선호도 사진 '포커스 병합' 세리프 데스크톱 Windows, Mac OS X 독자 사양
멀티포커스 확장이 있는 아파일리온 ADCIS 데스크톱 창문들 독자 사양 30일간의 평가판
Amira / Avizo '이미지 스택 투영'[9] 서모피셔 데스크톱 Windows, Mac OS X, Linux 독자 사양
캠레인저 캠레인저 데스크톱/모바일 iOS, Android, Mac OS X, Windows 독자 사양
체시스 드로우 IES 존 폴 차차 데스크톱 창문들 독자 사양
콤바인Z 앨런 해들리 데스크톱 창문들 GPL
CUVI Vision & Imaging 라이브러리 참치코드 데스크톱/임베디드 Windows, Linux 독자 사양
Enfuse(와 조합)align_image_stack또는 유사) Andrew Mihal과 Hugin 개발팀 데스크톱 멀티플랫폼 GPL
포커스 스태커 알렉산더 볼트네프, 올가 카허 데스크톱 Mac OS X 독자 사양
온라인 포커스 스태킹[10] 온라인 포커스 스태킹 웹 어플리케이션 모든. 독자 사양
Shutter Stream 제품 사진 소프트웨어 아이콘시스 데스크톱 Windows, Mac OS X 독자 사양
헬리콘 포커스 다니로 코주브 데스크톱 Windows, Mac OS X 독자 사양 30일간의 평가판
필드 깊이 확장 플러그인이 있는 ImageJ 알렉스 프루덴시오, 제시 베렌트, 다니엘 세이지 데스크톱 Unix, Linux, Windows, Mac OS 9 및 Mac OS X 퍼블릭 도메인
매크로[11] 퓨전 다리우스 두마 데스크톱 리눅스 GPL
매스매티카 경유 울프람 리서치 데스크톱 / 웹 Windows, Mac OS X, Linux 독자 사양의 15일간의 평가판
피콜레이 헤리베르트 사이피온카 데스크톱 창문들 프리웨어
딥 포커스 확장 기능을 갖춘 Quick PHOTO 프로미크라 데스크톱 창문들 독자 사양 30일간의 평가판
제렌 스태커 릭 리틀필드 데스크톱 Windows, Mac OS X, Linux 독자 사양 30일간의 평가판

갤러리

사진들

  • Pepper mill, stack of 28 frames

    페퍼밀, 28프레임 스택

  • Stacked image of 3 × 2.5 mm electric wires

    3×2.5mm 전선의 적층 이미지

  • Shaver head, stack of 36 frames, retouched

    면도기 헤드, 36프레임 스택, 리터치

  • Stacked image of the inner ridge of an orchid blossom

    난초 꽃등성이를 쌓아올린 이미지

  • Stacked image of two Arecaceae viewed through a hole in a tree trunk

    나무 줄기의 구멍으로 보이는 두 개의 아레카과의 적층된 이미지

  • Pellet, stack of 32 frames

    펠릿, 32프레임 스택

  • Alluaudia comosa, stack of 10 frames

    Aluaudia comosa, 10프레임 스택

  • Mold on Litchi chinensis, stack of 20 frames

    20프레임 쌓기 리치치 치넨시스 곰팡이

  • Skull, stack of 6 frames

    스컬, 6프레임 스택

  • Sympetrum flaveolum male, stack of 36 frames

    심펫럼 편모 수컷, 36프레임 스택

비디오

도표

  • Software creates from the sharpest areas in a stack of sections.

    소프트웨어는 섹션 스택에서 가장 선명한 영역에서 작성됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Malin Space Science Systems - Mars Science Laboratory (MSL) Mars Hand Lens Imager (MAHLI) Instrument Description". Msss.com. Retrieved 2012-12-10.
  2. ^ Johnson, Dave (2008). How to Do Everything: Digital Camera (5th ed.). McGraw-Hill Osborne Media. p. 336. ISBN 978-0-07-149580-6. There are a number of programs that allow you to get the equivalent of infinite depth of field in your photos, with sharp focus from the foreground all the way back to the rear. How is this possible? By taking multiple photos of the same scene and stacking them afterwards into a composite that features only the sharpest bits of each image. One of the best is Helicon Focus.
  3. ^ Ray 2002, 231 ~232
  4. ^ "Afficher le sujet - Proposition d'un terme français pour "focus stacking" • Le Naturaliste". Lenaturaliste.net (in French). Retrieved 2012-10-05.
  5. ^ "Malin Space Science Systems - Mars Science Laboratory (MSL) Mars Hand Lens Imager (MAHLI) Instrument Description". Msss.com. Retrieved 2012-10-05.
  6. ^ "MSL Science Corner: Mars Hand Lens Imager (MAHLI)". MSL-SciCorner.JPL.NASA.gov. Archived from the original on 2009-03-20. Retrieved 2012-10-05.
  7. ^ Hovden, Robert; Xin, Huolin L.; Muller, David A. (2010). "Extended Depth of Field for High-Resolution Scanning Transmission Electron Microscopy". Microscopy and Microanalysis. 17 (1): 75–80. arXiv:1010.4500. Bibcode:2011MiMic..17...75H. doi:10.1017/S1431927610094171. PMID 21122192. S2CID 17082879.
  8. ^ "Focus Stacking Made Easy with Photoshop". photo.tutsplus.com. Retrieved 2013-07-01.
  9. ^ "Avizo User Guide, Module "Image Stack Projection"". 2018-03-30.
  10. ^ "Focus stacking online - free online focus stacking application". FocusStackingOnline.com. Retrieved 2020-08-02.
  11. ^ "GUI to Combine Photos to Get Deeper DOF or HDR". SourceForge.net. Retrieved 2017-10-19.
  12. ^ "ImageFocusCombine". Retrieved 2021-09-11.
  • 레이, 시드니2002년 응용사진광학.제3판옥스퍼드:포커스 프레스ISBN 0-240-51540-4.

외부 링크