Система 13000, Seescan Ltd Context vision GOP 300, ISI Europe IS 100, Kenda Electronic Systems

Micro-Semper Image processing System, Synoptics Ltd Goodfellow Image Analyser, Goodfellow Metals Ltd Omnimet II, Buehler Ltd (Великобритания)

7. Литература

L Galbraith, W. (1955) Quartz. J. Microsc. Sci., 96, 285.

2.Aherne, W. A. and Dunnill, M. S. (1982) Morphometry. Edward Arnold. London.

3.Elias, H. and Hyde, D. M. (1983) A Guide to Practical Stereology. Karger, Basel.

4.Russ, L. C. (1986) Practical Stereology. Plenum Press, NY.

5.Weibel, E. R. (1979) Stereological Methods. Vol. 1, Practical Methods for Biological Morphometry. Academic Press, London.

6.Weibel, E. R. (1980) Stereological Methods. Vol. 2, Theoretical Foundations. Academic Press, London.

7.Williams, M. A. (1977) In Glauert, A. M. (ed.), Quantitative Methods in Biology. Vol. 6, Quantitative Methods in Electron Microscopy. North-Holland, Amsterdam.

8.Weibel, E. R., Kistler, G. S. and Scherle, W. F. (1966) J. Cell Biol., 30, 23,

9.Mertz, W. A. (1967) Mikroskopie, 22, 132.

10.Delesse, M. A. (1847) C. R. Acad. Sci. (Paris), 25, 544.

11.Rosiwal, A. (1898) Verh. К. К. Geol. Reichsanst. (Wien), 5/6, 143.

12.Глаголев A. A. 1933. Труды Института Экономического министерства 59, 1.

13.Chalkley, H. W. (1943) J. Natl. Cancer Inst., 4, 47.

14.Hally, A. D. (1964) Quart. J. Microsc. Sci., 105, 503.

15.Chalkley, H. W., Cornfield, J. and Park, H. (1949) Science, 110, 295.

16.Bradbury, S. (1984) Proc. R. Microsc. Soc., 19, 139.

17.Image Analysis Principles and Practice (1985) A technical handbook published by Joyce Loebel Ltd, Gateshead, England.

18.Gonzalez, R. C. and Wintz, P. (1987) Digital Image Processing. Addison-Wesley, 2nd edition.

19.Flook, A. G. (1978) Powder Technology, 21, 295.

20.Flook, A. G. (1979) Proceedings of PARTEC (Second European Symposium on Practicle Characterisation, Nuremburg), p. 591.

21.Flook, A. G. (1982) Acta Stereologica, 1, 79.

ВИДЕОМИКРОСКОПИЯ

Дитер Г. Вейсс, Вилли Мейл и Роберт А. Уик

1. Видеомикроскопия и оборудование для нее

1.1. Введение

Когда метод, называемый теперь видеомикроскопией, был применен к биологическим системам, он произвел в световой микроскопии революцию, подобную той, которую ранее вызвало применение иммунофлуоресценции. Благодаря ему обычный световой микроскоп снова стал мощным инструментом, используемым для исследования динамики мелких биологических структур, и приобрел ценность для биохимиков, молекулярнвтх и клеточных биологов. Применение видеосистем увеличило разрешающую способность светового микроскопа, сделав доступными для наблюдения те частицы, которые по своим размерам являются промежуточными между частицами, обычно исследуемыми с помощью электронного микроскопа, и объектами, которые в целом хорошо изучены исследователями, работающими со световым микроскопом. Этот метод дает, кроме того, возможность исследовать препараты живых клеток. Достоинством видеомикроскопии является и то, что она позволяет не только разрешать мелкие детали, но и «чистить» изображение, достигая большей четкости его деталей. С помощью этого метода можно, кроме того, количественно определять изменения во времени и в пространстве таких параметров, как количество, концентрация, транспорт и метаболизм отдельных типов молекул.

Увеличение разрешения достигается благодаря тому, что микроскоп с видеоусилением способен обнаружить такие изменения интенсивности, которые не различает человеческий глаз. По той же причине с помощью видеоусиления можно находить слабосветящиеся объекты и получать их изображение,

Значительное улучшение микроскопического изображения может быть достигнуто с помощью

150

видеомикроскопии только при тщательной настройке светового микроскопа, основанной на глубоком знании принципов световой микроскопии» таких как освещение по Кёлеру и система сопряженных оптических плоскостей. Следует однако отметить, что иногда и неопытные микроскописты в состоянии получить с помощью видеомикроскопии хорошие изображения. Основным преимуществом данного метода является то, что он позволяет легко записывать информацию на видеопленку или диск (компьютера) для последующей количественной обработки. Возможность хранить и чистить изображения позволяет повторно анализировать полученные результаты, сопоставляя их с изображениями, полученными позже.

Видеомикроскопия, как здесь будет показано, расширяет возможности микроскопии в трех принципиально важных направлениях.

1.1.1. Видеоусиление

Видеоусиление — это процедура электронного усиления контраста в малоконтрастных, или «плоских», изображениях. Этот процесс приводит не только к улучшению условий наблюдения деталей, видимых и при обычной микроскопии, но делает также видимыми такие детали, которые в 5—20 раз меньше самых мелких структур, различимых при непосредственном наблюдении в микроскоп или на фотомикрографиях (рис. 8.1).

Рис 8.1. Видеомикроскопия работает за пределами ранее существовавших ограничений для световой микроскопии и открывает новые области применения (показанные точками) — при низкой освещенности (VIM-метод) и при работе с мелкими объектами (VEC-микроскопия). Границы областей обозначены приблизительно.

Метод видеоусиления контраста (VEC, от англ, video enhanced contrast) в микроскопии был разработан в лабораториях Ш. Иноэ [1, 2] и Р. Д. Аллена [3—5]. Аллен с соавт. [3, 4] отметили, что использование видеомикроскопии совместно с поляризационными методами позволяет ввести дополнительное смещение запаздывания, которое после точной установки компенсации и аналогового усиления позволяет намного лучше различать мелкие объекты. Данная техника получила название AVEC-микроскопии (от англ. Allen video enhanced contrast).

1.1.2. Видеоинтенсификация

Видеоинтенсификация — это методика, которая позволяет сделать хорошо видимыми слабоосвещенные изображения и изображения, образованные слишком малым числом фотонов, чтобы их можно было видеть невооруженным глазом (рис. 8.1). С помощью видеоинтенсифицирующей микроскопии (VIM) можно усиливать слабосветящиеся изображения и видеть слабую флуоресценцию или люминесценцию [6, 7], что особенно важно для биологических исследований, так как при этом уменьшается доза потенциально ядовитых прижизненных красителей или избыточного освещения, действующая на живые объекты.

1.1.3. Цифровая обработка изображения

Микроскопические изображения, воспринятые телекамерой, могут быть превращены в цифровой сигнал, что позволяет проводить цифровую обработку изображения. Обработка изображения может использоваться для уменьшения в нем шума путем цифрового усреднения или фильтрации, для вычитания несущественных деталей фона с последующим цифровым усилением контраста или для проведения измерений на изображении (например, интенсивности, размеров, формы или скорости движения объектов). Однако только с развитием методов подавления шума и усиления контраста в реальном времени, т. е. при телевизионной частоте, у микроскопистов появилась возможность рассматривать оптимизированные с помощью электронных средств изображения, работая непосредственно за микроскопом.

1.2. Общая стратегия электронного улучшения изображения

При планировании исследований с помощью видеомикроскопии можно взять за основу следующие

151