关键词:超景深/景深堆叠/景深融合/焦点包围/景深拓展/焦点堆栈

对于许多摄影师来说,摄影迷人的地方在于浅景深所营造出的梦幻虚化效果,但这种虚化的美有时候也会带来一些困扰,过浅的景深会致使部分主体处于焦点之外,虽然可以通过缩小光圈扩展景深,但是,减小光圈将限制光学系统的通光量,极大的降低成像质量。

在普通摄影中,影响景深主要有焦距、光圈和拍摄距离,景深过浅的问题在显微摄影中尤为突出,所以为了拍摄,几乎都需要盖玻片把标本压平。因此传统的显微镜遇到不能破坏的且本身凹凸不平的标本时就显得力不从心了。

什么是景深

“景深”是一个范围,当某一物体被清晰地聚焦时,焦点前后的特定距离(焦内),将保持清晰,而超出的部分(焦外),则会被模糊虚化,而这个焦点前后清晰的范围被称为景深。

影响景深的三个因素

Depth of field

显微镜面临的景深问题

由于显微镜物镜焦深范围小,虽然在低倍工作时,工作距离(物距)长,景深稍大,也不足以然整个标本清晰,随着放大倍数的增大,景深会相应减小。

只有在聚焦平面或其附近的结构才是可见的,这使得即便是结构最简单的、三维深度相对平坦的物体也不可能在一幅图像中完全聚焦清晰。

在显微光学成像中,即使是切片标本,厚度一般为1〜3mm,当高倍数放大后景深问题变得尤为严重。(图片)摄影既要有高的分辨率又要有足够的景深,这与光学硬件相矛盾。然而对于研究观察时,这又是不得不解决的问题,所以景深问题是制约光学投影断层成像获得高分辨率图像的一个瓶颈。解决此问题的一个有效方法是利用数字图像处理技术,对图像序列进行景深融合。

如何做到既要分辨率又要全景深?

在画质要求较高的风光、珠宝等摄影中,通常采取景深堆叠的方式来解决景深太浅的问题,它们都有一个共性,即被摄主体不会运动,场景中也没有大范围移动的元素。但是需要注意,拍摄风光题材时,尽量避免大风天气带来场景中植物的摇摆不定,这会导致后期合成困难。由于涉及多张图像的堆栈融合,这就意味着,在拍摄中需要一个稳固的三脚架。

部分相机中除了有包围曝光(HDR)的功能,也有焦点包围这一功能,它就是在不牺牲分辨率的情况下,通过相机镜头自动分区对焦,从相机视野范围最近处一直拍向最远处,得到一系列同一场景部分对焦清晰的图像序列,然后通过机内合成或者Photoshop合成一张全景深照。

 

 

自动化步进导轨

同时,随着人类对微观世界的观察需求,显微镜被广泛应用,但是传统显微镜在使用过程中有诸多不便,如对焦缓慢、景深限制等。基于图像序列的超景深图像融合算法,是根据采集于同一场景但部分对焦清晰的图像序列,合成得到一幅全局对焦清晰的超景深图像。这样的算法可以打破传统光学显微镜的景深限制,设计出方便实用的超景深显微镜。超景深显微镜在放大倍数较高的情况下能方便清晰地观察起伏较大的样品,在医疗、生物、工业生产等领域广泛应用。如奥巴DSX、基恩士等产品也有类似的功能,但是售价高达几十万,不是普通爱好者所能承受的。

要知道,想要获取更高的倍率,选择只有物镜,可是物镜没有光圈、对焦结构,显微镜的对焦结构(粗细准焦螺旋)被放置在显微镜架子上,于是乎,参考相机焦点包围功能以及显微镜的外置变焦结构,就衍生出一套外置步进电机驱动镜头和相机一起前进模拟对焦,从而获得持续/稳定/间距相同且距离足够短的步进拍摄,步进一次拍摄一张。

而相机包围对焦的功能是基于自动对焦镜头的马达驱动焦点位移,虽然可以使用无限远物镜接上内变焦镜头来实现焦点步进,但是复杂的镜头结构搭配物镜画质会略有下降,且最大倍率支持10倍左右,拿来应付野外堆叠,轻巧快速,不失为一种选择。想要极致的分辨率,还是推荐管镜搭配物镜的组合。

使用千分尺滑台也可手动执行焦点堆叠,这是对耐心和细心绝大的一项挑战,因为千分尺精度在10微米,最大只能支持10倍物镜。

专业堆叠软件

拍摄数量少的风景微距等摄影可通过ps合成,一旦涉及到数量超过30张以上,还是需要用到专业的堆叠软件,这里推荐两款专业堆叠软件。HF和ZS