趣味顕

妻曰く、道具をそろえ終わると趣味が終わるそうだ。

ブログタイトル

AIにアプリを作ってもらった。デコンポ復元とくっきり強調とSEM風表示を作ってもらった。

Claude codeでいろいろやってもらったけど、どうも普通にネガの方が品質がいいような気がする(笑)

 

 

斜光DPC ライブビュー ― 使い方

■ これは何か
OBS・仮想カメラ・ブラウザを一切使わず、ToupTek顕微鏡カメラ(E3ISPM)を
ネイティブSDK(toupcam.dll)で直接取得し、微分干渉“風”の位相勾配像(DPC)を
リアルタイム生成するアプリです。映像はGPU(SDL2)の別ウィンドウに表示され、
4K全画面に拡大しても高速です。操作はこのパネルで行います。

■ 画面構成
・左=操作パネル(このウィンドウ) / 右=映像(GPU)
・起動時に自動で画面いっぱいに2枚並びます
・「操作パネルを常に前面に」で、映像を操作してもパネルが隠れません
・タブ構成:
    調整   … ライブ映像の見た目(モード・スライダー・反転)
    キャプチャ … 静止画撮影と画質強調(超解像/デコンボ/くっきり/片側遮光DPC)
    カメラ  … 明るさ・露出・解像度などの撮影条件

■ モード(調整タブ・上部)
・色分割DPC … 開口の左右に色フィルタ(赤/青等)。1枚のライブでDPCが出る
・黄青分離(緑=吸収)… 黄/青フィルタ。R,B=位相勾配、緑G=吸収像を別レイヤ合成
    (「緑吸収 合成%」で陰影と吸収のブレンド)
・単板シア … 1枚をシア量・方向でずらした差分(エンボス風の後処理)

■ 基準化+WB / フラット補正 / リセット(調整タブ最上部)
・フラット補正 … 標本のない素の視野で押す→光路のゴミ・照明ムラを割り算除去
・基準化+WB … 素の視野で押す→①ホワイトバランス(固定)②DPC背景の平坦化
・リセット … 上記の補正をすべて解除
※どれも押すたびに、その時の映像から再計算します

■ 調整スライダー
コントラスト/なめらかさ/背景の明るさ/元画像残す%/色味(青金)%
各バーの◀▶で微調整(長押しで連続)

■ 表示・オプション
・1画面/2分割ボタン(キー 1 / 2)… 2分割は左=元画像・右=加工
・左右反転/上下反転 … 接眼像と向きを合わせる(鏡像対策)
・陰影の向きを反転 … レリーフの明暗の向き
・元の映像を表示 … 加工前のカメラ映像を確認

■ カメラタブ
・高解像度カメラ 3072×2048 … センサー全画素(高精細だが重い)
・元画像/加工画像の露出×・ゲイン×(分割表示の左右を個別に)
・自動露出(明るさ追従・上限ms)/手動 露出ms・ゲイン%
・処理解像度% … 大きいほど高精細・fps低下(上限あり)

■ 片側遮光DPC(キャプチャタブ・単色420nm可)
遮光板やコンデンサ回転で片側斜光を作り、複数枚から高精細/定量位相を得ます。
・取得ボタン ①左②右③上④下(黄=開放/黒=遮光のアイコン。押すとへこむ)
・陰影DPC 左右/上下 … 2枚から陰影像(色分割と同じ見た目・単色OK)
・⑤ 位相再構成 … 左右+上下の4枚をフーリエ積分→定量位相(高さ)マップ
・🗿 SEM風表示 … 勾配を表面の傾きとみなし、電子顕微鏡風の
    立体陰影+エッジ発光でレンダリング。4枚推奨だが、2枚だけ
    (①左+②右 または ③上+④下)でも足りない軸を推定して描画可
    (推定軸のコントラストはやや弱め)。「コントラスト」=凹凸の強さ、
    「なめらかさ」=表面の粗さ が効く(変更後はボタン再押し)。
    さらに「デコンボ復元」を押すと細部もシャープに
・背景ムラ抑制 … 定量位相の低周波の雲を抑える(⑤にのみ効く。変更後は⑤再押し)
・ズレ自動補正 … 撮影間の微小な位置ズレを自動で合わせる(解像度低下を防ぐ)
・X反転/Y反転 … 定量位相の凹凸(符号)が逆のとき直す(⑤にのみ効く)

■ 🔬 超解像キャプチャ ×2(キャプチャタブ)
16枚を撮ってサブピクセル合成→2倍解像度+ノイズ低減の静止画に。
表示モードに追従(1画面ならその1枚、2分割なら元|加工)。撮影後に
1画面/2分割や「元の映像を表示」を切り替えても即座に追従。進捗はボタン内に表示。
・等倍縮小 … ONにすると2倍合成後にLanczosで元サイズへ縮小。
    ノイズが減りエッジの締まった等倍画像になり、ファイルも軽い。
    2倍の大きさが欲しいときはOFFのまま。

■ 🔎 デコンボリューション(ボケ復元)
レンズのボケ(PSF)をRichardson-Lucy法で逆算し、回折限界近くの細部の
コントラストを回復する静止画処理です。
・ライブ中に押す … 6枚平均でノイズを下げてから復元→静止画表示
・超解像/定量位相の静止画表示中に押す … その画像をさらに復元
・ボケ半径σ … レンズのボケの大きさ。小さすぎると効果なし、
    大きすぎるとリンギング(輪郭の縁取り)。1.0〜1.5から調整
・反復回数 … 多いほどシャープだがノイズ・縁取りも増える。15〜30が目安
・比較 … 押すと適用前、もう一度押すと適用後を表示(効果の確認用)
※ライブ既定の1536×1024はセンサー2x2ビニングでボケが1画素未満のため
 デコンボの効果はほぼ出ません。高解像度3072×2048をONにするか、
 超解像キャプチャ×2の後に掛けてください(σは1.5〜2.5に上げる)。
※光学系が伝えていない情報(回折限界の先)は復元できません。

■ ✨ くっきり強調
ノイズ除去→局所コントラスト強調(CLAHE)→マルチスケール先鋭化の
3段で「高解像度に見える」印象を引き上げる加工です。全段floatで
処理するため、滑らかなグラデーションに等高線状の縞は出ません。実在の情報しか
使わない(細部を発明しない)ので観察用途にも安全。
・「くっきり強さ」スライダーで効き具合を調整(50が標準)
・デコンボ同様、ライブ中は6枚平均→強調、静止画表示中はその画像に適用
※超解像キャプチャ→デコンボ復元→くっきり強調 の重ね掛けが最も効果的。

■ 録画 / 画面保存
・⏺ 録画 … 今の表示をMP4録画(もう一度で停止)
・画面保存 … 今の表示をPNG保存(定量位相・超解像も保存)
※保存先はアプリ(exe)と同じフォルダ

■ キー操作
1=1画面 / 2=2分割 / r=基準化+WB / s=画面保存 / q=終了

■ 光学のコツ
・色フィルタ/遮光板は「開口絞り面(コンデンサ下側)」に置く(試料に近いとNG)
・「元の映像を表示」で視野全体が均一な色ならOK、半分ずつ色が分かれたら位置が高い
・暗いとDPCのノイズ(スノー)が増える→照明を明るく/なめらかさUP/コントラストDOWN
・基準化はDPCの背景、フラット補正はゴミ/ムラ、と役割が別

(顕微鏡カメラ E3ISPM06300KPA / ToupTek)

 

 

AIにアプリを作ってもらった。片側遮光DPC

AIにいろいろ作ってもらったんだけど、やはり画像処理だけではなかなか厳しい。。。

 

 

 

片側遮光DPCで、斜光照明を回して撮ったら面白い表現に。

 

青色、黄色フィルター付きコンデンサーで青センサーと黄色センサーの差をつけるらしい。緑センサーで吸収像を合成するらしい。

 

 

等倍

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AIにアプリを作ってもらった。色分割DPC

色分割DPC

コンデンサ開口の左半分に、右半分にのフィルターを入れます。すると、カラーカメラの赤チャンネルが「左から来た光の像」、青チャンネルが「右から来た光の像」になり、1枚のフレームの中に左遮蔽像と右遮蔽像が同居します。あとは (R − B)/(R + B) を毎フレーム計算するだけです。

材料はカラーセロファン、色フィルターゲル(LEEやRoscoの端切れ)、あるいはお菓子の包装の透明カラーフィルムでも構いません。半月形に切って、遮蔽板と同じ位置に赤と青を並べて貼るだけです。緑チャンネルが余るので、そこを吸収像として使うこともできます。

とのことで、リアルタイムに出してくれるアプリを作ってもらった。

youtu.be

 

DICもDPCも、可視化している物理量は同じ「位相勾配 dφ/dx」です。だから見た目(片側が明・反対が暗の立体的レリーフ)がDICに酷似します。位相情報を本当に見ている点で「見た目だけ」ではありませんが、発生原理が干渉ではないので“微分干渉そのもの”とは呼べません。正確には 微分位相コントラスト(DPC)/斜光DPC です。

 

 

 

 

 

ついでに、青フィルター、黄フィルターで照明して、緑を吸収像で作るモードも作ってもらった。

フィルターはセロハンでいいかな?

 

折り紙入れから青と黄色のセロハン折り紙を見つけてきた。

青はちょっと薄いけど。

で、試してみた。

 

 

 

AIにアプリを作ってもらった。玉ねぎを微分干渉風に見てみたい。

昨日AIに作ってもらったWEBアプリで、玉ねぎを微分干渉風にしようと思ったけど、動きのある原形質流動はどうか。

左偏斜照明 右偏斜照明

で、合成したもの。

 

なんともなので、リアルタイムで見たいとAIにお願いすると作ってくれた。

DPC ライブビュー — 色分割による微分干渉風リアルタイム観察

が、そこから大変だった。この顕微鏡カメラはChromeに対応していないらしく、ToupTekの顕微鏡画像を出しながら、OBSで画面キャプチャーを行って仮想カメラに流して、それをAIに作ってもらった合成ライブビューに流すというめんどくさい使用方法に。。。

でも、まぁ見える(笑)

youtu.be

これは、単板シアのライブビュー

 

次に赤青フィルターで

コンデンサーの絞りに載せただけ。

https://youtu.be/EcJzUZxKpHk

youtu.be

 

 

MWS製のスライド

 

単板

 

色分割DPC

元画像          色分割DPC         単板シア

 

どうも面倒なので、AIにアプリを作ってもらった(笑)

ToupTekのドライバを使って直接取り込みらしい。AIすごい。

 

元画像と加工画像の2画面タイプのアプリ。

youtu.be

 

こんな感じで調製できる。

youtu.be

 

しかしAIはすごいね。。。

100%日本語でお願いしたら作ってくれた。

 

AIにアプリを作ってもらった。imageJのブラウザ版なるものがあった。微分干渉風の画像

ImageJ

 

プロセス>影>北西

 

以前から微分干渉顕微鏡を覗いてみたいと思っていたら、AIがそれっぽいのを作ってくれた(笑)

Claudeに微分干渉風の画像を作成してというと、教えてくれた(笑)

斜光板はちょっと今はしんどいので、オリンパスの偏斜照明コンデンサーで左右から光を当てた。

 

 

1. 斜光照明+差分(DPC)

コンデンサ開口の半分を遮蔽すると、位相勾配のある部分で光線が偏向し、その角度差が明暗に変換されます。これはホフマン変調コントラストやレリーフコントラストと同じ原理で、吸収像の微分ではなく本当に d(光路長)/dx を見ていることになります。さらに遮蔽方向を左右で撮り、差分を取ると吸収成分(共通成分)が消えて位相勾配だけが残ります。

遮蔽板の作り方・入れ場所
  • 黒画用紙かアルミ箔、あるいは露光済みで現像・定着したフィルムの黒地を半月形に切る
  • 入れる位置はコンデンサの開口絞り面が理想。アクセスできなければコンデンサ下のフィルターホルダーでも実用上OK
  • 板を作らない手抜き版:開口絞りを1/3程度まで絞り、コンデンサの心出しネジで光軸から意図的に偏心させる。これだけでも斜光になります
  • 位相差ターレット付きなら、対物と一致しない位相リング(例:40x対物に100x用リング)を選ぶと環状の偏斜照明になり、これも簡易レリーフ像になります
  • 確認は接眼レンズを抜いて(またはベルトランレンズで)対物後焦点面を覗き、開口が半分欠けて見えればOK

撮影上の注意:2枚の間で標本・フォーカス・露光を絶対に動かさない。遮蔽板だけを180°回して撮る。ドリフトすれば差分が全部エッジのゴーストになります。

 

左右に加えて上下方向も撮れば勾配2成分が揃い、フーリエ空間で積分して定量位相像まで持っていけます。

3. 「らしく」見せる仕上げ

  • 背景を白ではなく中間グレーに置く(バイアスリタデーションの効果)
  • 陰影方向は画面全体で統一。北西光源が定番
  • ハイパスを効かせすぎない。実機DICの立体感は意外と浅く、エッジに黒白のリンギングは出ない
  • 元画像を10〜20%ブレンドして吸収情報を残す。実機DICも吸収は写ります
  • ド・セナルモン補償のバイアスを模して、シャドウに青、ハイライトに黄金色の弱いデュオトーンを乗せると一気にそれらしくなります

方法1で撮った実画像を、方法3の仕上げだけ通すのが一番きれいに決まると思います。

 

また、左斜光と右斜光の画像を撮影して、claudeがWEBアプリを作ってくれた。

 

https://drop-872de5ae-66d.neat-scarf.workers.dev/

 

ほほの内側を綿棒でこすって水を1滴たらしてカバーガラスで封入。

コンデンサーで偏斜照明、左からと右から。

 

マイクロフォト_ファンをつけてみた。

乾燥箱にファンをつけて、遮光カバーを付けた。

さっそく、先達に教えていただいた通り、乳剤にクロム明礬とアルコールを滴下してセーフライト下でカバーガラスに塗ってみた。

 

 

1枚だけ取り出して塗り具合を見てみた。

まぁまぁいい感じに濡れているのではと思ったが、実体顕微鏡かで覗いてみたらこんな感じ・・・・何だろう?この表面は???

 

50℃にしたゼラチン乳剤をカバーガラスにピペットで5μL滴下して、チップの先で伸ばして乾燥した。乾燥箱にシリカゲルをいれて超小型のファンで軽く空気を巡回させていた。

 

Claudeに聞いてみた。

その条件なら、今見えている結晶パターンはゼラチンの急速な蒸発乾燥による偏析(phase separation)と再結晶化がほぼ確実です。

1. 蒸発速度が速すぎる

  • シリカゲル + ファン循環 = 相対湿度が非常に低い、蒸発速度が高い
  • 5μLという微量では特に表面から急激に水が失われる
  • ゼラチン水溶液は蒸発時に濃縮が進み、タンパク質分子が局所的に過飽和状態になる

2. 薄膜乾燥時の濃度勾配

  • 表面から蒸発するため、底部(ガラス面)よりも表面の方がゼラチン濃度が高くなる
  • この濃度差によってゼラチンタンパク質が微視的に相分離(coacervation)を起こす
  • 分離した領域が再結晶化して、あの黄色い樹枝状パターンになる

3. ピペットで「伸ばす」作業の影響

  • チップで広げる過程で、ゼラチン乳剤がメカニカルストレスを受ける
  • 銀粒子の凝集や、ゼラチンマトリックスの局所的な変性が加速される

 

この現象は**"ゼラチンのコアセルベーション"** または "ポリマーフィルム乾燥時の Rayleigh-Taylor不安定性" に関連しています。高分子溶液の急速乾燥は必ず不均一なパターンを形成しやすいんです。

次回は**「ゆっくり乾燥」を意識的に優先**してみてください。画質が劇的に改善する可能性が高いです。

 

レイリー・テイラー不安定性 - Wikipedia

 

ファンと乾燥剤を外してみよう。。。

ヒーターもいる???

 

 

しかしそもそもカバーガラスは薄いので、反対側から露光してもいいんじゃないか?

clauseAIもこう言っておられた。

表面(ゼラチン側)からの露光より、光の散乱や吸収のばらつきが小さい

 

 

 

 

 

マイクロフォト_先達に教えていただいた!

GroupsIOでマイクロフォトの先達(Mr.Nate Dube)がおられた!

そこで乳剤の作り方を教えていただいた!

ちょっと本格的な対物レンズカメラも作成されていて、これはちょっと真似できない(笑)

でもクロム明礬の使い方は参考に。

 

---乳剤を塗る際の工程---

 乳剤 30g

 3~5%のクロム明礬水溶液  3~5mL

 無水エタノール       2~3mL

40~50℃のホットプレート下で作業

 

---現像---

露光を短く(3秒)、現像を長く(5分以上)で広い階調

露光を長く(1分)、現像を短く(60秒)でコントラストが強くなるとのこと。

 

これは楽しみ!

 

マイクロフォト_プリズムなしのPRINCE顕微鏡で、露光してはどうだろうか? あと、乾板乾燥箱も

職場の倉庫にしまってあった顕微鏡を取り出してきた。

PRINCE光学の顕微鏡。

しっかりとした作りでピントもスムーズ。

まっさらっぽい。ただ、なぜか対物レンズが1本もない。

さっそく覗いてみたけど慣れていないので、まぁ使いにくい。

 

CMOSカメラをくっつけたらピントが合わない。

接眼鏡の筒を外したらピントが合った。。

 

このCMOSカメラの代わりに、ネガフィルムを入れた接眼レンズを差し込んで少し伸ばしてみたらプリズムを通らずに対物レンズだけで投影できる。

PlanAPOx4

照明はロイヤルブルーで。

 

PlanAPOx2

 

 

カバーガラス乾燥箱も作った。

簀の子の下に乾燥剤を入れて乾燥。

 

 

 

珪藻美術館

なんと!埼玉県戸田市で見れると!

顕微鏡下に見える珪藻アートももちろん撮影OKです。スマホのレンズを近づけてシャッターを押すだけです。

MWS 本日の画像

 

ピント合わせやステージ操作もできるというが、ちょっと怖くて(笑)

8Kモニターで見たいところ。

できるなら、Sphereの16kで見てみたい。

ラスベガスに出現した巨大球体。何これ? | ギズモード・ジャパン

2030年に台場にできるらしい。

 

伊予原さんも来られるらしい。

https://x.com/ms_kitatoda

 

実は、福音館の『珪藻美術館』、呪われた『珪藻美術館』(笑)、八月の銀の雪もあるのだが、プレパラート作品の実物は2枚だけ。。。

 

 

うーむあまりにも遠い。。。

5時間だって。。。どうしようか。。。7/15(水)まで

 

 

未来屋書店さんは奈良にもあるので、巡回展など(笑)

 

載ってる!!

 

マイクロフォト_露光してみたが、、、

乳剤の箱を開けると、10μLを塗ったのは乾いていたが、20、30、40μLは乾いていない。。。先達のように、送風乾燥箱は難易度が高いので、次回は乾燥剤を入れることにする。

 

とりあえず乾燥しているので露光してみた。

毎度寝静まってからは体がつらいので、寝室にセリアで買った農業用の銀の断熱シートを窓に目張り(銀蒸着は若干透ける。。。)

顕微鏡と現像セットをベッドの片隅に置いて露光。

 

で、これ。

日光写真みたい。。。

 

30秒露光 2番

現像 6分 洗浄30秒 定着 5分

 

 

50秒露光 1番

現像 5分 定着 5分

乾燥にホットプレート使用

 

 

LEDの代わりに紫外線ランプを光源にチェンジ

130秒露光 3番

現像 5分 定着 5分

 

 

乾板にネガフィルムを密着させて紫外線ランプで露光

15秒露光

現像 5分 定着 5分

 

 

接眼レンズに入れているネガフィルムの位置を下側に移動

25秒露光

現像 3分 定着 5分

 

 

どうもネガフィルムが悪いのか、ネガフィルムの位置が悪いのか、乳剤が悪いのかわからない。

 

とりあえず、乾板がないので再度作り直し。

10μLでチップの先で塗り広げるのが一番ましなことが分かった。

あと、妙な結晶が出てくるので、ヌードル工程が問題なのもわかった。

 

あと、狭いマンションでするのは難しいことも(笑)

 

 

 

 

マイクロフォト_乳剤を塗ってみた。

前回作った乳剤の残りを塗ってみた。

乾燥が周囲からで、液だまりができて、そこに妙な結晶が生成される。。。

もしかしてヌードル工程が不十分だったのかも。。。

 

今回、濾過したのを塗ってみた。

上が10μLで下が20μL。

ピペットでとった。

10μLをとって、チップ先で伸ばした。

20μLは多すぎで妙な結晶が析出しちゃった。

 

 

マイクロフォト_露光時間と鏡頭の交換。

NikonS型の鏡筒は、プリズムが入っていて、覗きながら3眼目にも光が入るのではないかと思い、直筒部分のある鏡頭に変えてみた。まぁ素通しではなくガラスは2枚ほどあるのだけれども。

PlanAPO 2x  20秒露光でこれ。6秒、10秒はダメだった。

真ん中の黒い部分が露光部分で周囲が光漏れ

x4はだめだった。

 

濾過前のゼラチン乳剤を引いたもので、ゼラチンの溜まりシワがあるところに顔部分がかかって見えない。やはりゼラチン引きと乾燥が問題。。。

 

 

濾過した乳剤をモーターで回転して塗ったのと、スポイトで垂らして塗ったもの。

現像してみると、回転はやはり薄すぎるような気がする。