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Faire du Stiching d'Image

Utilisation de Micro-Manager et de la platine de microscope ASR pour l'assemblage d'images

 

En microscopie, une exigence commune consiste à créer une image d'une grande zone d'échantillon. Pour conserver la quantité de détails et la résolution souhaités, l'image doit être capturée à un grossissement particulier. Avec un fort grossissement, la zone de l'échantillon sera parfois beaucoup plus grande que le champ de vision. Capturer plusieurs images et les assembler permet d'obtenir la même résolution et les mêmes détails, tout en permettant d'analyser la totalité de l'image. L'assemblage d'images consiste à prendre un tableau d'images 2D ou 3D et à les combiner en une seule image de grande taille, détaillée et à haute résolution. Outre la microscopie, il est utilisé dans des applications telles que la stabilisation d'image, la photographie panoramique, la macrophotographie et l'imagerie médicale. L'assemblage d'images se compose de deux parties: capturer la matrice et combiner les images. Afin de capturer le tableau, la caméra ou l'échantillon doit passer d'un certain nombre de points de vue. Pour la microscopie 2D, cela signifie que le champ de vision doit être déplacé vers un ensemble de coordonnées XY dans un plan. Pour la microscopie 3D, vous pouvez capturer plusieurs plans en ajustant la mise au point. Après avoir capturé la matrice, vous pouvez utiliser un logiciel pour réassembler une image plus grande. Une application courante des plateaux motorisés de Zaber consiste à déplacer un échantillon sous un microscope vers un ensemble de coordonnées XY. Dans cet article, nous expliquerons comment configurer un système de ce type et examinerons un outil logiciel tiers de microscopie (Micro-Manager) qui simplifie le processus. Équipement Dans cet exemple, nous utiliserons le matériel et les logiciels énumérés ci-dessous. D'autres caméras de microscope ont des performances similaires. Veuillez contacter Zaber si vous souhaitez configurer un système pour votre application

Matériel:

 

ASR100B120B-T3 - Un étage Zaber motorisé à deux axes conçu pour les applications de grande planéité et de microscopie.

X-MCB2-KX14B - Le contrôleur de moteur pas à pas à deux axes facile à utiliser de Zaber, comprenant un kit d'accessoires avec alimentation et une connexion USB.

Microscope numérique portatif Dino-Lite (USB) - une marque de microscopes numériques polyvalente et économique.

 

Logiciel:

Micro-Manager - une application de microscopie à source ouverte développée et maintenue par Open Imaging avec prise en charge d'une variété d'instruments.

Fidji - une plate-forme open-source pour l'analyse d'images par images biologiques.

 

Installer :

Pour configurer la scène et le contrôleur, vous devez d'abord installer Micro-Manager, ajouter le matériel et suivre les instructions de configuration décrites ici. Le contrôleur X-MCB2 et la platine du microscope ASR doivent être configurés en tant que périphérique XYStage à deux axes dans Micro-Manager. Lors de l'ajout du périphérique XYStage dans l'assistant de configuration matérielle, recherchez le périphérique OpenCVgrabber dans la liste des périphériques disponibles et ajoutez-le également. OpenCVgrabber utilise la bibliothèque open source OpenCV de pilotes de vision par ordinateur qui prend en charge la plupart des caméras USB, y compris les modèles de Dino-Lite. La liste des périphériques installés doit être similaire à celle de la figure 1.

Une fois le matériel configuré avec succès, une image du microscope doit être visible dans la fenêtre ImageJ. Ensuite, définissez l’origine de la platine du microscope en sélectionnant Outils> Liste des positions sur la platine> Définir l’origine. Cela déplace la scène vers les capteurs de limite «d'origine» et «d'éloignement», ce qui établit une référence pour le positionnement et définit la plage de déplacement utilisable. La figure 2 met en surbrillance le bouton Définir l'origine et le bouton Créer une grille pour l'étape suivante.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Enfin, calibrez le mouvement de la platine dans le champ de vision du microscope en définissant la taille en pixels. Sélectionnez Outils> Calibrage de la taille en pixels pour ajouter une nouvelle entrée. Pour trouver la bonne taille en pixels, sélectionnez Outils et cochez la case de l'étape Déplacement de la souris. Dans la fenêtre ImageJ, assurez-vous que l'image est nette et sélectionnez l'outil Main. Choisissez un petit point reconnaissable sur l'image et faites-la glisser sur l'écran. Si le point que vous avez saisi se déplace moins que le curseur de votre souris, retournez au menu Calibrage de la taille des pixels et augmentez la taille en pixels. Si cela bouge plus, diminuez la taille en pixels. Itérez jusqu'à ce que le mouvement de l'image corresponde au mouvement du curseur. Répétez ce processus en créant une nouvelle entrée dans Calibrage de la taille en pixels chaque fois qu'un grossissement différent du microscope est nécessaire.

 

Capturer une matrice d'images

 

Maintenant que les périphériques sont configurés et calibrés, Micro-Manager peut être utilisé pour créer automatiquement une grille permettant de capturer des images dans un ordre séquentiel pouvant être assemblés. Pour créer une grille, sélectionnez Outils> Acquisition multidimensionnelle. Dans la fenêtre, cochez la case Plusieurs positions (XY) et sélectionnez Modifier la liste de positions…. Sélectionnez Créer une grille pour ouvrir le créateur de mosaïques. Cela crée une grille de référence pour que Micro-Manager calcule le champ de vision souhaité dans le coin supérieur gauche des images assemblées et le champ de vision souhaité dans le coin inférieur droit. Avec ces informations, Micro-Manager déterminera le nombre d'images à capturer dans la matrice. Sélectionnez l'outil Main et alignez le coin supérieur gauche de la vue Snap / Live sur le coin supérieur gauche de la plus grande image que vous souhaitez capturer. Dans Tile Creator, il y aura quatre boutons Set, comme illustré à la figure 3. Sélectionnez le bouton Set supérieur, puis le bouton Set gauche. Faites glisser la vue Snap / Live pour afficher le coin inférieur droit à capturer et appuyez sur les boutons de réglage droit et inférieur.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Si vous avez besoin d’une certaine quantité de chevauchement entre les images, entrez une valeur de chevauchement. Les unités peuvent être en pixels, en microns ou en% de l'image. Un certain chevauchement permet de s’assurer qu’aucun détail n’est oublié et permet de mélanger les images pour une transition plus douce. Toutefois, en fonction de la taille de pixel et des propriétés de superposition définies, les positions d'origine (haut, droite, gauche, bas) peuvent être légèrement décalées pour correspondre à la grille calculée dans Micro-Manager. Lorsque vous avez terminé, choisissez OK dans la fenêtre Créateur de mosaïque et Fermer dans la fenêtre Liste des positions sur la scène. Si vous souhaitez enregistrer toutes les images, cochez la case Enregistrer les images et choisissez un répertoire dans lequel les enregistrer. Enfin, lorsque vous êtes prêt à capturer les images, sélectionnez Acquérir et la scène commencera à se déplacer à chaque position de la grille capturer des images.

 

Images de points

 

Bien qu'il existe de nombreuses options disponibles pour assembler des images, nous utilisons le plug-in d'assemblage disponible via Fidji, pris en charge par Micro-Manager et ImageJ. Après avoir téléchargé Fidji à partir du lien de la section Équipement ci-dessus, vous pouvez l’ouvrir en exécutant le fichier exécutable inclus. Allez à Plugins> Stitching> Stitching Collection / Stitching. Une grille vous sera présentée dans laquelle vous pourrez simplement sélectionner les options correspondant à l’ordre dans lequel les photos ont été prises. Renseignez les informations sur la taille de la grille, le chevauchement des tuiles, le répertoire et le nom du fichier Les paramètres optimaux pour le chevauchement des mosaïques peuvent être déterminés en utilisant la même taille de pixel et les mêmes paramètres de chevauchement que ceux utilisés lors de la création de la grille.

 

Exemple de sortie

 

À titre d'exemple, nous avons capturé un tableau d'images haute résolution du logo Zaber sur l'une de nos cartes de visite, comme illustré à la figure 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lors de la création de la grille, il fallait 3 rangées de 4 images pour couvrir la zone. Les images acquises sont illustrées à la figure 5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Enfin, la figure 6 illustre l’image assemblée haute résolution du plug-in de stiching Fidji.