奧林巴斯顯微鏡圖像伽瑪校正

用光學顯微鏡拍攝的數字圖象的可感亮度不僅依賴于試樣照明的條件下，也對從其中獲取的圖像檢測器的靈敏度和線性度。此外，該顯示裝置的，其中所述數字圖像也被觀察到的特性（電視，計算機顯示器，平板顯示器）的影響，在檢體的光區和暗區之間的對比度的強度分布和相互關系。的影響的特征在于被稱為可變伽馬，這是探索在該交互式指南。

本教程初始化一個隨機選擇的樣本圖像，在奧林巴斯顯微鏡下拍攝的，顯示在左側窗口標題為樣本圖片。每個樣品名稱包括括號中，一個縮寫指定在獲得圖像采用的對比度機制。以下命名法被使用：（FL）熒光;（BF） 明視野; （DF） 暗視場; （PC）相差; （DIC） 微分干涉對比（諾馬斯基）; 和（POL） 偏振光。游客會注意到，標本使用光學顯微鏡的行為提供了各種技術教程圖像處理過程中不同抓獲。

直接出現在它們的右邊標本圖像窗口是一個傳輸函數圖，它顯示了樣品中的輸入和輸出像素的亮度值之間的關系。下面的傳遞函數曲線圖窗口是一個有權滑塊伽瑪校正，取值范圍在值從0.45到2.5，并且可以通過平移滑塊旋鈕向左（較低的值），右（較高的值）進行調節。操作教程，請從樣本選擇的樣本下拉菜單，調整伽瑪校正控制，觀察如何改變這個參數會影響樣品的外觀。

現代CCD和CMOS成像系統通常配備有能夠通過使用查對表執行伽馬校正數字信號處理電路。在彩色視頻系統中，將相同的校正函數被應用到每個所述紅色，綠色和藍色通道的，或者在一個YCbCr色視頻系統中的Y通道。現代數碼顯微鏡的綜合成像傳感器通常通過預編程的校正曲線設置進行伽瑪校正。這些校正是經常用戶可配置的，并且可以被調節以選擇多個伽馬校正曲線之一。伽馬校正可以發生在模擬信號處理引擎后的圖像數據已經被收集來自光電二極管陣列。校正后的信號的紅，綠和藍分量是混合并輸出到視頻端口之前送入模擬 - 數字轉換器。伽馬校正，也可以引入在大多數流行的數字圖象處理程序的數字后處理步驟。

由顯示設備產生的亮度一般不施加電壓信號的線性函數。這意味著，一個典型的陰極射線管（CRT），將不能正確地再現所顯示的數字圖像的亮度變化。 伽瑪校正是能夠補償這種效應的過程。

在理想的情況下，由CCD或CMOS圖像傳感器產生的圖像是光泳的強度的光電二極管陣列和信號增益和偏移輸出到顯示裝置之間的線性關系的結果。輸入照明和所述輸出信號之間的關系由下式定義：

其中，S(o)是輸出信號的增益，?是比例常數，ê是曝光時間（與強度），以及γ是所述裝置的線性度（γ）的測量。當伽馬值是一致時，輸出信號正比于曝光時間，或光落在傳感器上的強度。因此，當伽馬等于1，曝光時間或強度相對于輸出電流的雙對數曲線圖將產生一條直線（如圖所示的傳遞函數圖中的教程窗口時，伽瑪校正滑塊是在中心位置）。大多數在光學顯微鏡使用的攝像機系統堅持這種關系。在的情況下的γ小于1，則圖像中的暗特征變得更亮，但整體圖像對比度下降的非常明亮，中間色調的灰度值之間。當伽瑪有1和3之間的一個值，亮的特征變得更暗，總體對比度增加時，如示于圖1。應當注意使用的伽馬校正因子是圖像的對比度的調整使得利用圖像中的像素的整個范圍內的。相比較而言，直方圖拉伸和滑動技術移位的亮度值，尺寸和圖像的像素分布的位置。

圖1中的圖像表現出的伽馬校正上與耦合到光學顯微鏡的數字照相機系統所收集的典型樣品的效果。這個標本是伊紅 - 蘇木素染色的哺乳動物彈性軟骨成像和明照明模式下拍攝的薄款。當伽馬射線被減少到0.45的值（圖1（a）），在試樣暗區與亮區和暗區之間的對比度對應的整體降低而增加亮度。增加伽瑪值至2.5（圖1（c）），抑制黑功能，并突顯出亮的亮點，從而導致對比度的急劇增加。作為參考，在檢體中還示出（圖1（b）），與伽馬校正因子等于1（線性）。

亮度是輻射光的能量的量度是基于非線性人類視覺響應（對數的）要輕。在許多情況下，在顯微鏡下觀察到非常微弱的熒光圖像不被精確地再現由電影，視頻攝像機，或CCD成像裝置。這是因為人眼容易地響應于具有低幅度，暗淡的特征以相同的視場與明亮的高光的標本，但線性成像設備不能正確地再現（在動態范圍和極限值）由這些試樣中產生亮度的差異。指數函數更接近匹配的人眼的對數響應。

為陰極射線管（CRT）顯示設備（計算機顯示器和電視機），在顯示器的表面所產生的亮度是冪函數，它正比于施加在面板網格升至指數功率（通常為約2.5的電壓）。這個功率函數的指數的數值被稱為伽馬，如上所討論的用于數字成像設備的行為。伽馬校正涉及調整的信號電壓的電平，以抵消顯示器輸出的非線性效應。圖2示出該非線性輸出響應曲線（CRT的傳遞函數隨著其補償非線性的伽馬校正曲線的典型的CRT的）。

伽馬校正的數學形式是冪函數，其中每個輸入值被升高到一個恒定的功率。理想地，校正函數的恒定功率應在CRT的伽馬的倒數。這導致從黑色急劇上升校正曲線（參見伽瑪校正曲線在圖2中），其可以在視頻系統中提升噪聲在圖像的暗區。在實踐中，一個短的線性段一般是在傳遞函數的基礎上，以減少暗噪聲引入。的平面等離子和液晶顯示器，它沒有與電子***相關的伽瑪校正因素，日益普及有利于規范的顯示器和線性成像設備之間的校準。

時調整計算機（和電視）將被用于圖像處理，轉移曲線（伽馬校正）部分取決于顯示器，在顯示器上的亮度和對比度控制的設置。在許多情況下，該控制面板包括一個電位器或屏幕上的設置伽馬可以影響非線性轉移曲線的形狀。這使得顯微鏡和數字藝術家來改變伽瑪校正，以滿足不同的口味和補償監視器之間的可變性（年齡）。視頻顯示，可以校準含有不同灰度級的酒吧或廣場灰度測試目標。在屏幕上可見的目標，不同的顯示器控制調節等等全系列的亮度是沒有任何一端失去灰度等級顯示。經過適當校正的圖像處理系統將生產印刷中出現相同的屏幕上的圖像，這是數字圖像數據的精確表示硬拷貝。