DE2515513C3 - Verfahren zur Messung von Substanzmengen in lichtdurchlässigen Proben - Google Patents
Verfahren zur Messung von Substanzmengen in lichtdurchlässigen ProbenInfo
- Publication number
- DE2515513C3 DE2515513C3 DE19752515513 DE2515513A DE2515513C3 DE 2515513 C3 DE2515513 C3 DE 2515513C3 DE 19752515513 DE19752515513 DE 19752515513 DE 2515513 A DE2515513 A DE 2515513A DE 2515513 C3 DE2515513 C3 DE 2515513C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- area
- sample
- signal
- discriminator
- particle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 26
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 20
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 3
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei bekannten Verfahren zur quantitativen Bildanalyse wird beispielsweise ein mikroskopisch erzeugtes Bild
mittels eines punktförmigen Strahles rasterförmig abgetastet, wobei ein Licht- oder Elektronenstrahl
verwendet werden kann. Meist wird der Abtaststrahl eines Fernseh-Aufnahme-Systems verwendet, da hier
die Signalgewinnung außerordentlich schnell vor sich geht. Die so gewonnenen Abtastsignale, das sogenannte
Bildsignal, weiden dann einem Diskriminator zugeführt, der die auszuwertenden Objekte nach einstellbaren
Kriterien auswählt. Der Diskriminator liefert binäre Signale, deren Länge dem Weg des Abraststrahles
innerhalb der ausgewählten Objekte entspricht. Diese Signale werden schließlich einer Auswerteeinheil
zugeführt, welche daraus die gesuchten Größen, beispielsweise die Anzahl der Objekte, ihre Fläche oder
ihre Ausdehnung in einer vorgegebenen Richtung bestimmt.
Es ist bekannt, eine auszuwertende Probe durch entsprechende Einstellungen des Diskriminator-Schwellwertes
in einzelne Grauwertbereiche zu unterteilen, um die jeweiligen Flächen dieser einzelnen
Grauwertbereiche zu bestimmen. Die jeweils durch Schwellwerte der Lichtdurchlässigkeit getrennten Bereiche
ergeben in ihrer Gesamtheit die Oberfläche der Probe, vgl. Leitz Mitteilungen für Wissenschaft und
Technik, Sonderheft betreffend »Leitz Classimat« 1970, S. 1-24.
Bei verschiedenen Anwendungen der quantitativen Bildanalyse, beispielsweise bei der Auswertung von
biologischen Proben hat sich nun die Aufgabe ergeben, auch die Substanzmengen der untersuchten Proben zu
messen. Dies ist möglich durch Messen der Lichtdurchlässigkeit bzw. der Lichtabsorption der Proben, da nach
dem Lambert-Beerschen Gesetz bei Verwendung von monochromatischem Licht die Substanzmenge proportional
dem Logarithmus der Lichtabsorption ist.
Die Anwendung dieser Gesetzmäßigkeit führt jedoch bei den in üblicher Weise vorliegenden Proben mit
ungleichmäßiger Verteilung der Substanz zu großen Schwierigkeiten. Wegen des logarithmischen Zusammenhangs
zwischen Lichtsignal und Substanzmenge ist bei solchen Proben eine Logarithmierung des Meßsignals
für jeden Bildpunkt einzeln erforderlich und es darf zur Substanzmengenbestimmung erst nach dieser
Logarithmierung integriert werden. Ein bekanntes, nach diesem Prinzip arbeitendes Gerät erfordert einen sehr
großen Aufwand, da der Logarithmierer bei Fernsehabtastung nach der in Deutschlang verwendeten Norm mit
5 M Hz arbeiten muß, vgl. DT-OS 22 17 281.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Messung von Substanzmengen in
lichtdurchlässigen Proben zu schaffen, das eine zuverläßliche, von Störeinflüssc-n freie Messung mit geringem
gerätetechnischen Aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die gesamte Fläche einer auszuwertenden Probe dadurch
ermittelt, daß der Reihe nach die Flächen zwischen aufeinanderfolgenden Grauwertschwellen ermittelt
werden. Dies geschieht, indem jeweils die von einer Schwellwertstufe begrenzte Probenfläche von der von
der vorhergehenden Schwellwertstufe begrenzten Probenfläche subtrahiert wird. Durch eine solche Reihenfolge
bei der Ermittlung der einzelnen Flächen ist gewährleistet, daß Fehler, die auf einer Drift von
Geräteparametern beruhen, eliminiert werden.
Erst nach erfolgter Flächenmessung werden die gewonnenen Werte logarithmiert. Die Logarithmierung
des Signals von jedem Bildpunkt ist hier also durch die Logarithmierung von Bereichsignalen ersetzt. Solche
Bereichsignale werden niederfrequent, beispielsweise bei der Fernsehabtastung mit der Bildwechselfrequenz
erzeugt, so daß ein einfacher Logarithmierer Verwendung finden kann, während die übrige Schallung aus den
bei der quantitativen Bildanalyse üblicherweise verwendeten Schaltelementen aufgebaut werden kann.
Wählt man die Unterschiede zwischen der Lichtabsorption aufeinanderfolgender Flächen dem jeweiligen
Meßproblem angepaßt, so wird die gesuchte Substanzmenge mit hoher Genauigkeit gemessen, obwohl die
Meßanordnung relativ einfach aufgebaut ist.
Wenn die Proben so beschaffen sind, daß das Lambert-Beersche Gesetz gilt, so wird für jede Fläche
der Logarithmus der zugeordneten mittleren Lichtabsorption als Eichwert verwendet.
Das neue Verfahren ist jedoch nicht auf solche Proben beschränkt, da es auch die Verwendung anderer
als logarithniischer Bewertungsfunktionen ermöglicht. Eine solche Bewertungs- oder Eichfunktion kann von
Anwendungsfall zu Anwendungsfall neu festgelegt und eingegeben werden, ohne daß eine Änderung der
elektronischen Schaltung erforderlich ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 6 der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen
zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei
dem das gesamte Bildfeld ausgewertet wird;
F i g. 2 ein mit Hilfe dieser Anordnung ausgewertetes Bildfeld;
F i g. 3 ein auszuwertendes Partikel im Abtastfeld;
Fig. 4 das bei der Abtastung des Partikels nach F i g. 3 entstehende Bildsignal;
Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Anordnung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem einzelne Partikel eines Bildfeldes zur
Auswertung angewählt werden können;
F i g. b ein mil Hilfe dieser Anordnung ausgewertetes
Bildfeld.
In Fi g. I ist mit 1 eine Fernsehkamera bezeichnet, die
dazu dient, eine lichtdurchlässige Probe, beispielsweise das mikroskopisch erzeugte Bild einer biologischen
Probe abzutasten. Das von dieser Kamera erzeugte Bildsignal wird einem Verstärker 2 zugeführt und
gelangt von dort zu einem Diskriminator 3. Dieser erzeugt an seinem Ausgang ein logisches H-Signal,
wenn das Video-Signal einen über die Leitung 4 vorgegebenen Schwellwert unterschreitet und ein
logisches ^-Signal wenn das Video-Signal oberhalb dieser Schwelle liegt. Die Länge des vom Diskriminator
erzeugten Η-Signals entspricht dem Weg des Abtaststrahles der Kamera 1 innerhalb der ausgewählten
Bildobjekte. Das diskriminierte Signal wird e Jn-Jm jo
Monitor 5 zugeführt, auf dessen Bildschirm also die ausgewählten Objekte mit gleichmäßigem Grauton
erscheinen. Vom Diskriminator 3 gelangt das Signal zugleich zu einem Integrator 6, der alle W-Signale für
jede Bildabtastung aufsummiert. Das der Gesamtfläche
der vom Diskriminator 3 ausgewählten Objekte entsprechende Sumn.uisignal gelangt vom Integ ator 6
zu einer digitalen Auswerteeinheit 7. Dort wu J das Signal in noch zu beschreibender Weise weiterverarbeilet
und gelangt schließlich zur Meßwertanzeige 8.
Die digitale Auswerteeinheit 7 steuert über einen Üigital-Analog-Wandler 9 und die Leitung 4 die Lage
des Schwellwertes des Diskriminators 3. Die Lage des Schwellwertes bei Meßbeginn und der Abstand zweier
aufeinanderfolgender Schwellwerte wird bei 10 der digitalen Auswerteeinheit 7 vorgegeben.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1 wird im folgenden anhand der F i g. 3 und 4 näher erläuten.
F i g. 3 zeigt ein auszuwertendes Partikel in einem Abtaslfeld, das hier aus Gründen der Vereinfachung
durch nur sechs Abtastzeilen a, b, c. d e. /"angedeutet ist.
Ferner ist angenommen, daß es sich in F i g. 3 um ein einziges Partikel im gesamten Bildfeld handelt. Das bei
der Abtastung dieses Partikels entstehende Bildsignal ist in Fig. 4 dargestellt.
Zunächst erfolgt eine Bildabtastung, bei welcher entsprechend der bei 10 vorgenommenen Eingabe die
digitale Auswerteoinheit 7 über den Digital-Analog-Wandler 9 den Schwellwert des Diskriminators 3
entsprechend der in Fig. 4 mit 11 bezeichneten Linie eingestellt hat. Alle unterhalb der Linie 11 liegenden
Signalanteile liefern hinter dem Diskriminator 3 ein logisches W-Signal. Auf dem Bildschirm des Monitors 5
wird also ein Partikel beobachtet, das durch die Linie 12 (Fig. 3) begrenzt ist, während der digitalen Auswerteeinheit
7 vom Integrator 6 ein Signal zugeführt wird, welches der Fläche des durch die Linie 12 begrenzten
Partikels entspricht. Als nächsten Schritt wird von der Auswerteeinheit 7 über den Wandler 9 die Lage der
Diskiminatorschwelle so verstellt, wie dies in Fig.4
durch die Linie 13 dargestellt ist. Auf dem Bildschirm des Monitors 5 erscheint jetzt ein Partikel, welches
durch die Linie 14 begrenzt ist und die Fläche dieses Partikels entspricht dem jetzt der Auswerteeinheit 7
zugeführten Summensignal.
Die Auswerteeinheit 7 bildet die Differenz zwischen dem ersten und dem /weiten Flächensignal, d. h. sie
bestimmt die Hache, /welche zwischen den Berandungen (Äquidensiten) 12 und 14 in F i g. 3 gelegen ist.
Zugleich wird die Fläche dieses Bereiches mit dem Logarithmus der Lichtabsorption multipliziert, welcher
dem Mittelwert zwischen den Schwellen 11 und 13 entsprichi. Anstelle dieses logarithrnischen Wertes kann
auch ein anderer Eichwert zur Multiplikation dienen, welcher in dem bei 20 in die Auswerteeinheit 7
eingegebenen Programm enthalten ist.
Das Produkt des von den Äquidensiten 12, 14
berandeten Bereiches mit dem zugeordneten Eichwert wird in der Auswertetinheit 7 gespeichert. Als nächsten
Schritt verstellt diese über den Wandler 9 die Lage der Diskriminatorschwelle entsprechend der Linie 15 in
Fig.4. Auf dem Sichtschirm des Monitors 5 erscheint jetzt ein Partikel, welches von der Linie 16 berandet ist.
Zuglt.ch bildet die A.uswerteeinheit 7 das Produkt aus
der Fläche des den Äquidensiten 14 und 16 berandeten Bereiches mit dem zugeordneten Eichwen. Als nächsten
Schritt verstellt die Auswerteeinheit 7 die Diskriminatorschwelle entsprechend der Linie 17 in F. g. 4. Das
jetzt bei 5 dargestellte Partikel ist durch die Linie j8
berandet. Nach Bildung des Produktes aus der Fläche
des von den Äquidensiten 16 und 18 berandeten Bereiches und dem zugeordneten Eichwert bestimmt
die Auswerteeinheit noch das Produkt aus der fläche des durch Äquidensite 18 berandeten Partikels mit dem
zugeordneten Eichwert. Die so gebildeten und gespeicherten Produkte werden schließlich aufsummiert und
das Summensignal wird bei 8 zur Anzeige gebracht. Dieses Summensignal gibt direkt digital die gesuchte
.Substanzmenge innerhalb des in F i g. 3 dargestellten Partikels an.
Fig. 2 zeigt ein, mehrere Partikeln 21, 22, 23 enthaltenes Bildfeld, wahrend der Auswertung durch die
Anordnung gemäß Fig. 1. Man erkennt die verschiedenen
Äquidensiten, welche den Linien 12, 14, 16, 18 der Fig. 3 entsprechen und welche im Verlauf des
Meßvorganges gebildet werden. Im dargestellten Beispiel zeigt die Meßwertanzeige 8 duckt die gesamte
Substanzmenge der im Bildfeld enthaltenen Partikeln 21,22,23 an.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung,
welche es ermöglicht, einzelne Partikel in einem Bildfeld auszuwählen. Ein solches Bildfeld ist beispielsweise
in F i g. 6 dargestellt. Die Anordnung nach F i g. 5 enthält einen zusätzlichen Diskriminator 25, dessen
Schwellwert bei 24 einstellbar ist. Das Ausgangssignal
des Verstärkers 3 wird sowohl dem Diskriminator 25 als auch dem Diskriminator 3 zugeführt. Der Diskriminator
25 dient dazu, eine bestimmte Menge von Partikeln aus einem Bildfeld auszuwählen, deren Grauwert den bei 24
eingestellten Schwellwert übersteigt.
Mit 26 ist ein Markierfeldgenerator bezeichnet, dessen Spannung einer Einrichtung 27 zugeführt wird.
Diese weist einen Steuerknüppel 28 auf, mit dem ein Impulsfeld dessen Breite und Höhe mittels der Knöpfe
29 und 30 einstellbar ist, über das gesamte Bildfeld bewegt werden kann. Das so erzeugte Impulsfeld,
welches im Monitor 5 als hellgetastetes Rechteck erscheint, wird einer Anwahllogik 31 zugeführt, deren
Aufbau im einzelnen in der Patentanmeldung P 24 03 5027-53 der Anmelderin beschrieben und dargestellt
ist. Die Ausgangsspannung der Anwahllogik 31 und d>
Ausgangsspannung des Diskriminators 3 wird einem UND-Glied zugeführt. Dieses läßt Signale zum
Monitor 5 und zum Integrator 6 durch, sobald diese die Schwellwerte der Diskriminatoren 3 und 25 überschrei
ten und zugleich über 26,27,31 angewählt sind.
I'i g. b zeigt ein Bildfeld, das mittels der Anordnung
nach I'ig. 5 auszuwerten ist. Zunächst wird bei 24 der
Schwellwert des Diskriminators 25 so eingestellt, daß
nur noch Partikeln im Bildfeld enthalten sind, deren Grauwert den voreingcstellien Wert überschreitet.
1-jnes dieser Partikel ist mit 34 bezeichnet. Die
Äquidensite, welche dem Schwellwert des Diskriminators 25 entspricht ist mit 36 bezeichnet. Mittels der
digitalen Auswerteeinheit 7 und des Digital-Analog-Wandlers 9 werden, wie scho" anhand der F i g. 1 näher
beschrieben nacheinander d.e Äquidcnsiten 37, 38, 39
gebildet. Die Auswertung des Partikels 34 erfolgt,
sobald das bei 26, 27 erzeugte Impulsfeld 35 das Partikel 34 ansehneidet. In diesem Fall liefert das UND-Glied 32
Signale /um Integrator 6. welche genauso ausgewerte werden, wie dies anhand der l·' i g. 1 beschrieben ist.
Nach Auswertung des Parlikels 34 in F'i g. 6 wire
beispielsweise das linpulsfeld mittels der Knöpfe 29 unc
30 in Länge und Breite verstellt und mittels de Steuerknüppels 28 so verschoben, daß es das Partikel 4
anschneidet. Dieses Partikel wird jetzt ausgewertet wobei die entsprechenden Äquidcnsiten in F i g. (
dargestellt sind. Die Anwyhl des Parlikels 4} erfolg
mittels des Inipulsfeldes 42. so daß schließlich alle drc
im liildfeld der Fig. b enthaltenen Partikel cin/cli
ausgewertet sind. Bei 8 werden die .Substanzmengen de Partikeln 34,41,43 nacheinander zur Anzeige gebracht.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Messung von Substanzmengen in
lichtdurchlässigen Proben, bei dem die Lichtdurchlässigkeit der Probe in Abhängigkeit vom Ort im
wesentlichen über die gesamte Fläche der Probe bestimmt wird und bei dem die Flächen von in ihrer
Gesamtheit die Oberfläche der Probe ergebenden und jeweils durch Schwellwerte der Lichtdurchlässigkeit
getrennten Bereichen ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen
jeweils durch Subtraktion des über ihren: oberen Schwellwert liegenden Flächenanteils der Probe von
dem über ihrem unteren Schwellwert liegenden Flächenanieil der Probe in einer Reihenfolge
ermittelt werden, die durch die Aufeinanderfolge der Schwellwerte vorgegeben ist, daß jede Fläche mit
einem die Lichtdurchlässigkeit in dem betreffenden Bereich mit der Substanzmenge verknüpfenden
Eichfaktor multipliziert wird und daß die so gewonnenen Produkte aufsummiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet,
daß für jede Fläche der Logarithmus der zugeordneten mittleren Lichtabsorption als Eichfaktor
verwendet wird.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752515513 DE2515513C3 (de) | 1975-04-09 | Verfahren zur Messung von Substanzmengen in lichtdurchlässigen Proben | |
GB13552/76A GB1519704A (en) | 1975-04-09 | 1976-04-02 | Method and means for measuring substance volumes in light-trasnmitting samples |
US05/674,841 US4047205A (en) | 1975-04-09 | 1976-04-07 | Method and means for measuring substance volumes in light-transmitting samples |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752515513 DE2515513C3 (de) | 1975-04-09 | Verfahren zur Messung von Substanzmengen in lichtdurchlässigen Proben |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2515513A1 DE2515513A1 (de) | 1976-10-14 |
DE2515513B2 DE2515513B2 (de) | 1977-07-07 |
DE2515513C3 true DE2515513C3 (de) | 1978-02-23 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2728717C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur berührungsfreien Bestimmung von Qualitätsmerkmalen eines Prüfobjektes der Fleischwaren-Kategorie, insbesondere eines Schlachttierkörpers oder Teilen davon | |
DE3822057C2 (de) | ||
DE3833602C2 (de) | ||
DE19802141C1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung eines Partikelgemisches | |
DE3110803A1 (de) | Automatisches analysiergeraet | |
DE69306244T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur messung der form einer gegenstandsoberfläche | |
DE2330415A1 (de) | Verfahren zum beruehrungslosen messen eines bewegten gegenstandes und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE3836280C1 (de) | ||
EP3811025B1 (de) | Vorrichtung zur chromatisch konfokalen optischen vermessung und konfokalen abbildung eines messobjekts sowie verfahren | |
DE3818534A1 (de) | Verfahren zum darstellen der ortsaufgeloesten verteilung von physikalischen groessen auf einer anzeige sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE2015316B2 (de) | Vorrichtung zur Analyse von Flüssigkeiten im Ablauf einer chromatographischen Säule | |
DE2100280A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Messen eines Förderstromes | |
DE69514932T2 (de) | Einrichtung zur überwachung der spannungen in einer ausrüstung | |
DE69316822T2 (de) | Prüfungsvorrichtung für Bandbreitefehler | |
DE2515513C3 (de) | Verfahren zur Messung von Substanzmengen in lichtdurchlässigen Proben | |
DE204365T1 (de) | Messverfahren und -vorrichtung unter verwendung harter roentgenstrahlen. | |
DE3326150C2 (de) | ||
DE4117024C2 (de) | Vorrichtung zum Auswerten von Aggregationsbildern | |
DD260764A1 (de) | Verfahren zur bestimmung des koernungsverhaeltnisses eines korngemisches | |
DE3603920C2 (de) | ||
DE1598841A1 (de) | Einrichtung zum Analysieren und/oder Trennen von Gemischen | |
DE2515513B2 (de) | Verfahren zur messung von substanzmengen in lichtdurchlaessigen proben | |
DE69033288T2 (de) | Bildverarbeitungsverfahren und -vorrichtung | |
DE2826868A1 (de) | Geraet zum analysieren eines elektrischen signales | |
DE2249928C3 (de) | Selektiver Pegelmesser mit einem trägen Anzeigeinstrument |