Contactloze positie-meting van markeringen met een diametervan 10 tot 100 MumCitation for published version (APA):Deurhof, M. (1992). Contactloze positie-meting van markeringen met een diameter van 10 tot 100 Mum. (DCTrapporten; Vol. 1992.070). Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date:Gepubliceerd: 01/01/1992

Document Version:Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can beimportant differences between the submitted version and the official published version of record. Peopleinterested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit theDOI to the publisher's website.• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and pagenumbers.Link to publication

General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain • You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, pleasefollow below link for the End User Agreement:www.tue.nl/taverne

Take down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us at:openaccess@tue.nlproviding details and we will investigate your claim.

Download date: 15. Aug. 2021

Contactloze positie-meting van markeringen met een diameter

van 10 tot 100 pm.

(WFW 92.070)

Marcel Deurhof

Vakgroep Fundamentele Werktuigbouw (WFW), Faculteit Werktuigbouwkunde, Technische Universiteit Eindhoven.

Begeleiding: - Cees Oomens. - Rob Petterson. WFW-rapportnummer: WFW 92.070

juni 1992

Stage-verslag

Contactloze positie-meting van markeringen

met een diameter van 10 tot 100 ,urn.

Dit stageverslag is geschreven ter afronding van mijn tweede stage. Deze stage is verricht

aan de TUE bij de vakgroep WFW, als onderdeel van de opleiding Werktuigkundige

Medische Technologie.

Schrijver: Marcel Deurhof (idnr.247946)

Begeleiding:

- Cees Oomens.

- Rob Petterson.

2

SAMENVA'TTING

Een onderzoek naar de mogelijkheden om posities van markeringen met een diameter van

92 ,urn te meten is uitgevoerd. Deze markeringen zijn op een object aangebracht en m.b.v.

een tele-microscoop in een CCD-camera afgebeeld. De beelden zijn gediscretiseerd en

bewerkt met het beeldbewerkingssysteem TIM. Met de gebruikte beeldbewerkingstech-

nieken zijn de markeringen van de achtergrond onderscheidden. Dit onderscheidt is

noodzakelijk om de posities van de markeringen te kunnen vastleggen.De tele-microscoop

(QM100,fabrikant Questar) kan over een afstand van 16 tot 33 cm focusseren.

De metingen worden sterk beïnvloed door temperatuur schommelingen. Hierdoor is het

nog niet mogelijk om absolute posities te meten. Relatieve posities, t.o.v. een referentie in

het beeld, kunnen echter wel nauwkeurig gemeten worden.

De maximale grote van het bestudeerbare gebied liggen in de orde van 2.4 x 1.5 mm. De

tele-microscoop is met een zo klein mogelijke vergroting gebruikt. Door een grotere

vergroting te gebruiken is het mogelijk om kleinere markeringen waar te nemen. Het

bestudeerbare gebied neemt hierdoor wel af.

Een poging om ijking en calibratie in een experiment te realiseren is nog niet gelukt in

verband met nog niet voldoende nauwkeurig genoeg opgelegde verplaatsingen. (zie

experiment 4 pg.25)

3

INHOUDSOPGAVE

SAMENVATTING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

SYMBOLEN EN BEGRIPPENLIJST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

l.Inleiding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2 . Onderdelen van de opstellingen en Experimenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Onderdelen van de opstellingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

9

2.1.1 De proefopstelling in het algemeen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1.2. Het Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.1.3. Opmerkingen m.b.t. gebruikte markeringen . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2. Beeldbewerking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.1. Beeld 'binnenhalen' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.2. Beeldbewerking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.3. De positie-bepaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3 . Meting van een positie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1. De berekening van het zwaartepunt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2. Onnauwkeurigheid als gevolg van discretisatie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.3. Resolutie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4 . Software en Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.1. De gebruikte software-pakketten en hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.2. Opmerking m.b.t. het gebruik van TIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.3. Het geschreven programma voor beeldbewerking . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5 . Experimenten en resultaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.1. Experiment 1 (9.30-12.30 op 1 mei 1992) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.2. Experiment 2 (9.30-12.30 op 8 mei 1992) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5.3. Experiment 3 (16.00.~. 8 mei 1992 t/m 09.00.u. 11 mei 1992) . . . . . . . . 23

4

5.4. Experiment 4 (11.30-13.45.u. 15 mei 1992) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

6 . DISCUSSIE. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN .................... 27

LITERATUURLIJST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

BIJLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

AA"ANGSELS/APPENDICES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Specificaties van de microscoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Specifieke gegevens van de frame-grabber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Specificaties van de camera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5

SYMBOLEN EN BEGRIPPENLIJST

variantie (theoretisch berekend)

standaard-deviatie (theoretisch berekend)

variantie (uit metingen bepaald)

standaard-deviatie (uit metingen bepaald)

hoogte van een pixel in de camera

breedte van een pixel in de camera

"hoogte" van een byte in de frame-grabber(h=vaf x hpk)

"breedte" van een byte in de frame-grabber(b=haf x bpk)

diameter van het beeld van de markering

horizontale positie

verticale positie

het zwaartepunt (x,y) van een markering

een positie-vector (x,y)

oppervlak

Oppervlak van de afbeelding van een markering

uitkomst in de orde van p

horizontale afbeeldingsfactor=G04/512

verticale afbeeldingsfactor=576/512

fpixel een byte met grijswaarde in de frame-grabber virtuele afmeting h x b

1. Inleiding

Om voorspellingen te doen van de eigenschappen van een materiaal worden modellen van

het materiaalgedrag opgesteld. Validatie van deze modellen gebeurt met experimenten,

bijvoorbeeld een trekproef. Bij deze experimenten wordt een gedefinieerde belasting opge-

legd. Een verplaatsingsveld wordt gemeten door de posities van markeringen vast te

leggen gedurende de tijd dat vervorming van het materiaal plaatsvindt. Uit dit verplaat-

singsveld zijn rekken te bepalen. Met de bekende opgelegde belasting zijn er uitspraken te

doen met betrekking tot het materiaalgedrag.

Het is mogelijk om posities van markeringen in 3 dimensies te meten, stereo-metrie. Hier

is echter met 2 dimensies genoegen genomen. Dit is te rechtvaardigen wanneer het

bekeken materiaal-oppervlak niet te veel in de axiale richting van de optische-as van het

systeem beweegt. Tevens moet het materiaal-oppervlak zich, gedurende het experiment,

redelijk in een vlak loodrecht op de optische as bevinden.

Materiaal-modellen kunnen op verschillende niveaus, of afmetingen, geverifieerd worden.

Om de range van niveaus uit te breiden wordt de mogelijkheid onderzocht om met een

tele-microscoop, gekoppeld aan een beeldbewerkingssysteem, verplaatsingen van markerin-

gen te meten. Een tele-microscoop (QM100,fabrikant Questar) heeft de eigenschap dat er

tot een afstand van 16 tot 38 cm voor tele-microscoop gefocusseerd kan worden. In eerste

instantie wordt de kleinst mogelijke vergroting van het totale systeem gebruikt in combi-

natie met markeringen met een diameter van 92 ,urn. Deze markeringen zijn polystyreen

bolletjes.(fabrikant Polysciences Inc.)

7

Afbeelding 1 Schets van de opstelling

1 cainera 2 lichtbron 3 QM100 tele-microscoop 4 object Het beeldbewerkingssysteein heeft de verbinding met de opstelling via de camera.

De wens is posities van Itleine niarltei-iitgen en kleine afstanden tussen markeringen te kunnen vastleggen. Ei. is ook de wens in i keer een zo groot mogelijk object-oppervlak te kunnen bestrideren, De twee voorgaande wensen dragen een tegenstiijdigheid in zich.

Het eerste doel is zoveel mogelijk stappen die leiden tot een operationeel systeem af te lopen ei1 daaimee de nioeilijkhedeil in kaart te brengen die daarbij optreden.

8

2. Onderdelen van de opstellingen en Experimenten

2.1. Onderdelen van de opstellingen

2.1.1 De proefopstelling in het algemeen

De tele-microscoop, QM100 (fabrikant Questar), is van een speciale soort omdat er binnen

een grote range, 16 tot 38 cm voor QM100, gefocusseerd kan worden. De QM100 is bij

de experimenten met een kleine vergrotingsfactor, circa 3, gebruikt. De vergrotingsfactor

is de verhouding tussen de afmetingen van het beeld en het object. De geregistreerde

verplaatsingen en de berekende standaard-deviaties zijn betrokken op het beeld dus ook,

t.o.v. het object, met de vergrotingsfactor vergroot.

De camera (MXR van HCS) bestaat hoofdzakelijk uit een CCD-beeldchip. Van deze chip

worden effectief 604x576 pixels gebruikt. De pixels zijn niet vierkant. De afmetingen zijn;

horizontaal 15,6 pm en verticaal 10 pm. Dit resulteert in een effectief beeld op de chip

9,4224 mm in x-richting en 5,76 mm in y-richting.

De frame-grabber is een interface tussen de camera en de computer. Het beeld in de

camera wordt onafhankelijk van het aantal pixels in de camera als geheel gedigitaliseerd.

Het resultaat is dat de 604 pixels per beeldlijn worden afgebeeld op 512 bytes. De 576

beeldlijnen worden in 512 "byte-rijen" gedigitaliseerd. Er resteert in de frame-grabber een

beeld van 512x512 bytes.

Tevens kan de frame-grabber als een toegevoegd geheugen gezien worden. Met TIM

kunnen in het computergeheugen en in de frame-grabber beelden worden bewerkt.

2.1.2. Het Object

Het object is een zwart plaatje waarop polystyreen markeringen zijn aangebracht. Deze

markeringen zijn bolvormig met een diameter van 92.2 pm (SD=2.35 pm). De markerin-

gen zijn in water opgelost en in een druppel op het plaatje aangebracht en vervolgens met

een ander plaatje uitgesmeerd. De kwaliteit van het object is dusdanig dat er een smalle

piek in het grljswuurde histogram ontstaat. De grijswaarden van de markeringen liggen

buiten het gebied van deze piek.

2.1.3. Opmerkingen m.b.t. gebruikte markeringen

De markeringen, polystyreen fluorescerende bolletjes zijn bij de experimenten onnauwkeu-

rig op het object aangebracht.

Kuijen (1989) heeft een methode beschreven om kleine markeringen, met diameters tot

enkele microns, op een object te sproeien met behulp van airbrush techniek. Deze techniek

levert een random verdeling van markeringen op het object. De markeringen, 92 pm in

diameter, die bij de in dit verslag beschreven experimenten zijn gebruikt, kunnen echter

met een micro-manipulator gepositioneerd worden.

Van de fluorescentie van de markeringen is geen gebruik gemaakt. Hierbij zouden een

monochromatische lichtbron en lichtfilter-technieken gebruikt moeten worden voor een

optimaal effect. De markeringen zouden als gevolg van het gebruik van de hiervoor ge-

noemde techniek eenvoudiger van de achtergrond onderscheiden kunnen worden. De te

gebruiken golflengte van het licht; 458 en 540 nrn(Kuijen.1989). De lichtbron moet dan

licht produceren met een golflengte van 458 nm. Licht met een golflengte van 540 nm

(lagere energie) zal dan reflecteren.

Reflecties van de markeringen via de achtergrond kunnen onnauwkeurigheden n het beeld

veroorzaken. Dit treedt nagenoeg niet op wanneer het object loodrecht op de optische as

van de microscoop staat. Het kan bij gewelfde oppervlakken zich wel manifesteren. Met

dit effect, Bobbert (1988), is hier geen rekening gehouden.

10

2.2. Beeldbewerking

2.2.1. Beeld 'binnenhalen'

Het object is op een vaste afstand van de microscoop bevestigd. De belichting van het

object vindt plaats m.b.v. een lichtbron die, via glasfibers, in de microscoop straalt. In de

mic r~scmp hevindt zich een prisma, gelokaliseerd in de optische as, waarmee het licht

wordt afgebogen en, evenwijdig aan de optische as, het object belicht. Er gaat door het

gebruik van de microscoop ongeveer 40 procent van de hoeveelheid, van het object

reflecterende, licht verloren. Aan de andere kant wordt de lichtopbrengst weer vergroot

gebruik van de microscoop.

Met TIM kan nu het beeld in de frame-grabber worden vastgelegd.

Dit beeld bestaat uit 512x512 bytes. Deze bytes vertegenwoordigen een afmeting en een

grijswaarde uit het beeld. De bytes uit de frame-grabber hebben de virtuele afmeting h x

b. 1 byte noem ik een fpixel. Ieder Qixel heeft een grijswaarde, 0...255.

2.2.2. Beeldbewerking

Met beeldbewerking wordt het aanpassen van beeld bedoeld. Het 'binnengehaalde' beeld

wordt in 2 waarden uitgedrukt, achtergrond en markeringen.

Markeringen worden in het binnengehaalde beeld afgebeeld als een punt en een cirkel

daaromheen. Deze punt en cirkel zijn lichter, hebben een hogere grijswaarde, dan de

achtergrond. Door nu de juiste threshold op het beeld toe te passen, wordt de achtergrond

O en wat van de markeringen overblijft 255. De gebruikte threshold is bepaald door de

mediaan van het grijswaarde histogram te verhogen met een vaste waarde. Heldere punten

in de achtergrond worden ook 255. De afbeelding van de markering vertoond discontinu-

iteiten. Vervolgens wordt een TIM-routine gebruikt om de pixels met grijswaarde 255 te

dilateren. Dit betekent dat de aangrenzende pixels ook de grijswaarde 255 krijgen. Na deze

behandeling volgt het eroderen van gebieden met de grijswaarden 255. Dit betekent dat

gebieden inkrimpen. Het in juiste verhouding toepassen van de twee hiervoor genoemde

beeldbewerkingstechnieken levert nu een beeld van de markering zonder discontinuïteiten.

11

Nu is er een beeld ontstaan met achtergrond, O, markeringen, 255, en kleinere lichte

punten, 255, De lichte punten kunnen worden uitgefilterd door te eisen dat een markering

uit een minimale hoeveelheid pixels is opgebouwd. Nu kunnen 1 voor 1 de zwaartepunten

van de markeringen worden bepaald.

2.2.3. De positie-bepaling

Als maat voor de positie van een markering is het zwaartepunt genomen.

Een listing van het geschreven programma voor beeldbewerking en zwaartepuntsbepaling

bevindt zich in bijlage-pg. Tevens is een listing van het programma voor de data venver-

king met PC-Matlab bijgevoegd.(zie bijlage pg.53)

Het TIM-programma heeft een data-file als output. Dit data-file (co0r.m) is in een

dergelijk format dat het met het Matlab-programma kan worden verwerkt.

12

3. Meting van een positie van markeringen

3.1. De berekening van het zwaartepunt van een markering

Als maat voor de positie van een markering ligt het voor de hand het zwaartepunt van het

betreffende markering te berekenen.

Voor een continu gebied geldt:

3.2. Onnauwkeurigheid als gevolg van discretisatie.

Door het discretiseren van een ongeveer ronde afbeelding ontstaat een onnauwkeurigheid

in de positie van 2, . Peters (1989) heeft een maat voor de variantie van het zwaartepunt in x-richting afgeleid.

Hier is gekozen voor de standaard-deviatie omdat hieruit direct een maat voor het

betrouwbaarheids-interval van de gemiddelde waarde valt af te leiden.

Voor de standaard-deviatie in x-richting geldt:

22 *d

Door de conversie van de camera naar de frame-grabber is het nodig met de bijbehorende

afbeeldingsfactoren, in horizontale en verticale richting, rekening te houden. Hierbij is h,

van de fpixel, de pixelhoogte in de camera vermenigvuldigd met het de verticale afbeel-

dingsfactor (vag van de camera naar de frame-grabber. b is de pixelbreedte van de camera

vermenigvuldigd met de horizontale afbeeldingsfactor (haf) van de camera naar de frame-

grabber. De d is de schatting voor de diameter van de afbeelding van de markering. Deze

schatting is gebaseerd op het horizontaal aantal bytes in de frame-grabber dat tot de

afbeelding van de markering behoort.

13

met voor:

b = 15.6*604/512 = 18.40 b m ] h = 10.0*576/512 = 11.25 b m ]

volgt:

ox = 13.1578/./d b m ]

Voor de standaard-deviatie in y-richting geldt:

Voor standaard-deviatie in de afstand tussen 2 markeringen geldt:

volgt:

odk = 23.6212/dd b m ]

Hierbij is aangenomen dat de onnauwkeurigheden in x- en y-richting onderling onafhanke-

lijk zijn.

De theoretische standaard-deviaties zijn betrokken op het beeld op de beeld-chip. De

experimenten bepaalde standaard-deviaties zijn ook betrokken op het beeld. Om de

standaard-deviaties betrokken op het object te verkrijgen moet men rekening houden met

de vergrotingsfactor. Met de vergrotingsfactor wordt hier bedoeld de verhouding van de

afmeting van het beeld tot de afmeting van het object.

14

3.3. Resolutie

Om de resultaten van verschillende experimenten met elkaar te vergelijken wordt er een

karakteristieke grootheid ingevoerd. Deze grootheid, verder resolutie genoemd, is een maat

voor de werkelijke resolutie van het meet-systeem. De resolutie wordt hier gedefinieerd

door de verhouding van de standaard-deviatie tot de breedte van het beeld.

s Resolutie = - 9400

Het getal 9400 is de breedte, in pm, van de beeldchip in de camera.

4. Software en Hardware

4.1. De gebruikte software-pakketten en hardware

Om beelden te verwerken tot data, zwaartepunt-coördinaten, is het pakket TIM gebruikt

(versie 3.35). Dit pakket is in staat om beelden die, via een camera en frame-grabber

'hinnengehuu!d,' zijn, in het computer-geheugen te bewerken.

De gevolgde methode is als volgt:

- beeld creëren met lichtbron, microscoop en camera

- beeld 'binnenhalen'

- beeld bewerken tot een zwarte achtergrond en witte, min of meer, ronde marke-

ringen

- de markeringen scannen en het zwaartepunt berekenen

- data in een file schrijven

De data zijn verwerkt met PC-Matlab. Hiermee zijn de standaard-deviaties van de zwaarte-

punten berekend.

Bij de experimenten is een drift in de posities van de markeringen is waargenomen.

Daarom is van 2 in het beeld aanwezige markeringen de afstand tussen de zwaartepunten

van markeringen berekend, met de bijbehorende standaarddeviatie.

4.2. Opmerking m.b.t. het gebruik van TIM

In TIM is het niet mogelijk om array's te gebruiken. Het is echter wel mogelijk data uit

TIM in files weg te schrijven. Ook is het weer mogelijk om data uit files in TIM in te

lezen. Er is echter een sterke beperking in grootte van een dergelijk file. TIM leest de data

uit het file in een buffer (ibuf). De beperkende factor is dat de buffer een vaste lengte

heeft, namelijk 256, bytes, words(2 bytes) of longwords(4 bytes).

16

4.3. Het geschreven programma voor beeldbewerking

Routine input (invoergegevens);

Het aantal metingen wordt gevraagd.

Tevens wordt een factor waarmee het window groter moet zijn dan de grootste

markering gevraagd. De diameter van de grootste markering wordt in het program-

ma A f bepaald, De factor moet hierdoor groter zijn dan 1. De factor wordt verder

bepaald door de afstanden tussen de markeringen onderling en de verplaatsingen

die een markering ondergaat.(zie bijlage pg.54)

Routines initpos en nextpos;

In deze 2 routines

worden hier de hierna genoemde routines aangeroepen.(zie bijlage pg.48,49)

wordt bijgehouden welke meting er wordt gedaan. Tevens

Routine instel;

Via deze routine is het mogelijk volgende belastings- of verplaatsingssituatie op te

leggen(zie experiment 4 pg.25). De opgelegde verplaatsing kan in het programma

worden ingevoerd en wordt zo ook in de data-file geschreven.(zie bijlage pg.54) ~

17

Routine dilater0 (beeldbewerking);

Hier worden beeld manipulaties uitgevoerd ten behoeve van scheiding van de

markeringen en de achtergrond.

Eerst wordt een threshold toegepast om een eerste scheiding aan te brengen. Deze

threshold ligt een vaste waarde boven de mediaan waarde van het grijswaarde-

histogram. Het resulterende beeld bevat lichte punten van de achtergrond en delen

vm dc nzrkeringen. Veiolgens worden aan de rand van ieder wit gebied pixels

toegevoegd. Hierdoor worden de discontinuïteiten in markeringen mooi gesloten.

Hierna worden pixels aan de rand weer weggehaald wat resulteert in gesloten

markeringen lichte vlekken en achtergrond. Om nu de lichte vlekken van markerin-

gen te onderscheiden wordt het aantal pixels van iedere lichte vlek bepaald, ook

van de markeringen. Met de eis dat een markering uit een minimum aantal pixels

is opgebouwd is de scheiding van achtergrond en markeringen in de gebruikte

object/markering combinatie voldoende.(zie bijlage pg.50,S 1)

Routine zwaartepunt;

Een window om het vorige zwaartepunt van de markering wordt bepaald. Vervol-

gens wordt het zwaartepunt van de markering binnen het window berekend.

Wanneer de markering nu niet volledig binnen het window valt dan is het bereken-

de zwaartepunt niet representatief voor het zwaartepunt van de markering. Een

nieuw window om het berekende zwaartepunt wordt bepaald en het zwaartepunt

word nogmaals berekend. Wanneer het verschil nu groter is dan 0.5 b of 0.5 h

wordt dit proces een aantal malen herhaald. Wanneer nu niet een éénduidige

bepaling van het zwaartepunt volgt is er een fout gemaakt bij de keuze van de

window-afmetingen of er is een te slechte verdeling van markeringen over het

object.

De werkelijke bepaling van het zwaartepunt geschiedt door het 'scannen' van de

rand van de markeringen. Hieruit wordt dan het zwaartepunt berekend.(zie bijlage

pg.52,53)

5. Experimenten en resultaten

5.1. Experiment l(9.30-12.30 op 1 mei 1992)

Dit experiment is gebruikt om de opstelling en de beeldbewerking-rnethode te testen.

De opstelling.

De tele-microscoop in combinatie met de lichtbron en camera zijn, evenals het object op

meccano-achtige balken bevestig. Tussen de tele-microscoop (en camera) en de balk, die

als fundering diende bij deze opstelling, was een x/y-tafel geplaatst.

Het object (zie pg.10) was met wasknijpers aan de opstelling bevestigd.

Bij deze proef is gepoogd een zo groot mogelijk objectgebied af te beelden, een zo mini-

maal mogelijke vergroting dus.

Aan de QM100 zijn axiaal de swivel, de 172 mm lens (afbeelding verkleinen), 3 holle

bussen, het benodigde verloopstuk naar de camera en vervolgens de camera bevestig.

De swivel is een verloopstuk dat uit twee delen bestaat met een lager. Deze twee delen

kunnen ten opzicht van elkaar axiaal roteren. Dit is nodig om de camera ten opzichte van

de QM100 in de gewenste positie te kunnen fixeren.

De meting heeft ongeveer 3 uur geduurd. Er is 500 maal gepoogd dezelfde positie te

meten. De gebruikte beeldbewerking is geschied met TIM, versie 3.3.. De data zijn

verwerkt met PC-matlab.

19

De resultaten zijn uitgedrukt in;

- x- en y-positie

- aantal resulterende fpixels na beeldbewerking

- afstand tussen de 2 markeringen in het beeld

- bijbehorende standaard-deviaties

De metingen van x- en y-positie vertonen een on-acceptabele drift (zie bijlage pg.31), van

mgevesr 30 , m ~ in x-richting en 10 ,urn in y-richting. De berekende standaard-deviaties

hebben hierdoor weinig betekenis.

d = 300 k m ] o, = 0,7597 k m ] s, = O(5) c.ml

s y = O(2) cum1 OY - 0,5940 Cum] -

Het aantal resulterende fpixels is vrij constant en vertoont geen waarneembare drift. De

standaard-deviatie bedraagt ongeveer 5 fpixels.(zie bijlage pg.32)

De afstand tussen de 2 markeringen zou constant moeten zijn. Er treedt echter een verloop

op van ongeveer 2 micron. De standaard-deviatie is 2 micron (zie bijlage pg.32). Dit is in

de orde van wat in theorie mogelijk blijkt.

d = 300 Cum]

o, = 1,3638 m] Sdis = O P ) cum1

Conclusie

Het aantal resulterende pixels per markering na beeldbewerking en de nauwkeurigheid van

de afstand tussen 2 markeringen toont aan dat de gevolgde wijze van beeldvorming bij dit

experiment nog geen grote fout introduceert.

De standaard-deviatie van de afstand wordt ingevuld in de maat voor de resolutie.

Resolutie = 2 x lo-'

20

5.2. Experiment 2 (9.30-12.30 op 8 mei 1992)

Dit experiment is wederom gebruikt om de opstelling en de beeldbewerking te testen.

Tevens is hier de opstelling zover mogelijk vereenvoudigd om het aantal mogelijke

foutenbronnen te verminderen.

De meting heeft ongeveer 3 uur geduurd. Er is 500 maal gepoogd dezelfde positie te

meten.

De opstelling.

De tele-microscoop, QM100 van Questar, in combinatie met een lichtbron en camera zijn,

evenals het object op balken bevestig. Het object (zie pg.10) is op een metalen plaat

gelijmd. Er is gepoogd zo min mogelijk afstand in de opstelling te construeren, zodat

vervormingen van de opstelling een relatief kleinere invloed zouden moeten hebben.

Tevens is de constructie zo gekozen dat de opstelling stijver was.

Aan de QM100 zijn axiaal de swivel, de positieve lens (afbeelding verkleinen), het

benodigde verloopstuk naar de camera en vervolgens de camera bevestigd.

21

De resultaten zijn uitgedrukt in;

- x- en y-positie

- aantal resulterende pixels na beeldbewerking

- afstand tussen de 2 markeringen in het beeld

- bijbehorende standaard-deviaties

Be metingen van x- en y-positie vertonen een on-acceptabele drift (zie bijlage pg.341, van

ongeveer 20 p m in x-richting en 45 pm in y-richting. De berekende standaard-deviaties

hebben hierdoor weinig betekenis.

d = 425 b m ]

Ox = 0,6382 b m ]

OY - - 0,4991 b m ]

De hoeveelheid pixels van de 2 markeringen vertoond ook een drift van ongeveer 60

pixels. De standaard-deviatie bedraagt ongeveer 26 pixels. Dit is van weinig betekenis

door de aanwezigheid van drift.(zie bijlage pg.35)

De afstand tussen de 2 markeringen zou constant moeten zijn er treedt echter een verloop

op van ongeveer 3 micron. De standaard-deviatie is 2 micron. Dit is in de orde van wat in

theorie mogelijke blijkt.(zie bijlage pg.35)

d = 425 @m]

O& = 1,1458 b m ] Sdis=0(2) Cum1

Conclusie

Door de drift in het aantal pixels van de markeringen wordt dit experiment als onbetrouw-

baar bestempeld. Ondanks deze drift is er voor de standaard-deviatie van de afstand een

goed resultaat. Er is geen significant verschil waar te nemen tussen dit en het vorige

experiment.

De standaard-deviatie van de afstand wordt ingevuld in de maat voor de resolutie.

Resolutie = 2 x

22

5.3. Experiment 3 (16.00.~. 8 mei 1992 t/m 09.00.u. 11 mei 1992)

Dit experiment is bijna gelijk aan experiment 2. Het enige verschil is dat er nu 7500

metingen zijn gedaan. De tijdsduur is dan in de orde van 65 uur.

De resultaten zijn uitgedrukt in;

- x- en y - p i t i e

- aantal resulterende pixels na beeldbewerking

- afstand tussen de 2 markeringen in het beeld

- bijbehorende standaard-deviaties

De metingen van x- en y-positie vertonen een on-acceptabele drift (zie bijlage pg.37, van

ongeveer 20 p m in x-richting en 100 pin in y-richting. De berekende standaard-deviaties

hebben hierdoor weinig betekenis.

d = 425 Cum]

O, = 0,6382 b m ] - 0,4991 km]

OY -

s,=0(4) luml s,=O(19) km]

De hoeveelheid pixels van de 2 markeringen vertoond ook een drift. De standaard-deviatie

bedraagt ongeveer 20 pixels. Dit is van weinig betekenis door de aanwezigheid van

drift .( zie bij 1 age pg.38)

De afstand tussen de 2 markeringen zou constant moeten zijn er treedt echter een verloop

op van enkele microns. De standaard-deviatie is 3 micron. Dit is in de orde van wat in

theorie mogelijk blijkt.(zie bijlage pg.38)

d = 425 b m ]

a,, = 1,1458 k m ]

23

Conclusie

De 2 bekeken markeringen 'bewegen' synchroon gedurende de gehele meting. Er is een

grote verplaatsing in y-richting aan het begin en aan het eind van de meting gemeten. Het

begin van de meting was vrijdag om 16.00 uur. Omstreeks dat tijdstip wordt de verwar-

ming op een lager vermogen gezet omdat de temperatuur in het gebouw gedurende het

weekend mag dalen. Het eind van de meting was maandag ochtend om 9.00 uur. De

./~,~~~urmingsins~a!!u~ie is dan a! enkele uren bezig om het gebouw weer op een behaaglijke

temperatuur te brengen. Er valt te concluderen dat temperatuureffecten een belangrijke

invloed hebben op de meting van posities van de markeringen.

De drift in het aantal pixels (zie bijlage pg.38) vertoont aan het begin van de meting een

stijging. Aan het eind van de meting is er een daling van het aantal pixels waar te nemen.

Dit is mogelijk te wijten aan temperatuur invloeden op de gevoeligheid van de camera.

De afstand vertoont een daling aan het begin en een stijging aan het eind. Dit kan

eveneens door temperatuurinvloeden ontstaan.

De standaard-deviatie van de afstand wordt ingevuld in de maat voor de resolutie.

Resolutie = 2 x

24

5.4. Experiment 4 (11.30-13.45.~. 15 mei 1992)

Er zijn 2 markeringen op een vast plaatje als referentie-punten gebruikt. Langs dit vaste

plaatje is een ander plaatje met 1 markering verschoven. De posities, afstanden en

bijbehorende standaard-deviaties zijn berekend. Van het verschuivende plaatje is de positie

gemeten met een analoge opnemer met een ingesteld bereik van -300 tot + 300 pm

(rilerk:TESA.).

Een hierbij optredend probleem was dat de achtergrond, het zwart van de plaatjes, meer

reflecties vertoont dan in eerdere experimenten, zodat de beeldbewerkingsmethode

uitgebreid moest worden.

De resultaten zijn uitgedrukt in;

- x- en y-positie

- aantal resulterende pixels na beeldbewerking

- afstand tussen de verplaatsende markering en de 2 referentie markeringen

- bijbehorende standaard-deviaties

Het verschuivende plaatje vertoonde speling in de dwars-richting, t.o.v. van de gemeten

verplaatsing (zie bijlage pg.41,42). De nauwkeurigheid van de gemeten verplaatsing is in

de orde van een tiental microns.

De theoretische en de uit de metingen berekende standaard-deviaties van de verplaatsende

markering (zie bijlage pg.43);

d = 440 Cum]

o, = 0,6273 k m ] s,=0(34) b m ]

oy = 0,4905 Cum] s,=0(23) b m ]

o& = 1,1261 lum] s,,=0(38) b m ]

Bij deze resultaten moet wel opgemerkt worden dat er een vergrotingsfactor 4 is. Dit

betekend dat de onnauwkeurigheden op object-niveau een factor 4 kleiner zijn. De speling

in dwars-richting ligt in de orde van 10 micron.

25

De theoretische en de uit de metingen berekende standaard-deviaties van de referentie

markering (zie bijlage pg.40);

O, = 0,6273 k m ] s,=0(0.75 ) k m ] O Y - - 0,4905 b m ] s,=0(2.9) k m ]

O& = 1,1261 k m ] Sdis=O(l> km]

E e stôndôurd-dwi2tie VUE de afstand tussen de twee referentie markeringen wordt ingevuld

voor de resolutie. Resolutie is ongeveer 1.2 x De standaard-deviatie van de afstand

tussen de verplaatsende en de referentie markeringen ingevuld in de resolutie geeft

4 x 10-3.

Conclusie

Het principe van dit experiment is geschikt om ijking en calibratie van het meet-systeem

mee te realiseren. De eis die voor ijking en calibratie van dit meet-systeem geld is dat de

opgelegde verplaatsingen nauwkeuriger moeten worden vastgelegd dan de nauwkeurigheid

die je wenst te waar te nemen van het meet-systeem. De praktische uitvoering van dit

experiment leidde echter tot een resultaat wat niet aan de benodigde nauwkeurigheid

voldoet. De fout die ontstaat bij de verplaatsende markering ontstaat vrijwel zeker doordat

die opgelegde verplaatsing niet nauwkeurig kan worden vastgelegd. De resultaten met

betrekking tot de referentie-markeringen laten zien dat de beeldbewerking geen grotere

fout introduceert dan bij de andere experimenten.(zie bijlage pg.44)

26

6. DISCUSSIE, CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN

In plaats van TIM kan men ook de frame-grabber 'besturen' m.b.v. software die bij de

frame-grabber te verkrijgen is. Wellicht dat hierdoor een versnelling m.b.t. tot beeldbewer-

king gerealiseerd kan worden.

Bij de KU-Nijmegen, faculteit geneeskunde (urologie), wordt gebruik gemaakt van Turbo-

P~sca! GE hee!dhewerkings-technieken in software te implementeren. Een voordeel is een

grotere vrijheid in mogelijkheden. Een nadeel echter kan gezien worden in complexiteit

van de benodigde oplossingen.

De meting van absolute posities is niet stabiel genoeg uit te voeren. Dit wordt waarschijn-

lijk veroorzaakt door de temperatuur-schommelingen, 4 graden, in het gebruikte laboratori-

um, Deze temperatuur-schommelingen zorgen ervoor dat de uitzettingseffecten, die

versterkt worden door het gebruik van een microscoop, verplaatsing van het beeld

veroorzaken.

Het meten van afstanden tussen markeringen onderling gaat met een redelijk goede

nauwkeurigheid. Toch moet ook hier rekening gehouden worden met temperatuur-effecten

omdat, ondanks speciaal gecorrigeerde lenzen, een microscoop en camera ook beeldafwij-

kingen kunnen veroorzaken.

Om op het meet-systeem ijking en calibratie te kunnen uitvoeren is het principe van

experiment 4 correct. De opgelegde verplaatsingen moeten echter met een nauwkeurigheid

kunnen worden vastgelegd die beter is dan de nauwkeurigheid van het te testen meet-sys-

teem. Een verbetering van de resolutie van een factor 10 tot 30 lijkt hier tot de mogelijk-

heden te behoren.

De beeldbewerking met TIM duurt ongeveer 1 minuut per beeld. Dit is voor het testen van

de opstelling en apparatuur snel genoeg maar er zijn tal van toepassingen waarvoor dit te

lang is. Meer dedicated programmeren zal hier een behoorlijke tijdwinst kunnen opleveren.

27

Er is geen gebruik gemaakt van de fluorescentie van de markeringen. Dit kan echter een

dusdanige verbetering van het beeld betekenen dat er nauwelijks of geen beeld bewerking

meer nodig is. Dit betekent een enorme tijdwinst. Ook zijn eventuele fouten die door

beeldbewerking worden veroorzaakt dan mogelijk kleiner

Het mag duidelijk zijn dat een temperatuur geconditioneerde ruimte een grote verbetering

tai, heteke~?en vmr de bestrijding van het driften van het beeld.

28

LITERATUURLIJST

Bobbert, P.A.;"On the optical properties of spheres and small spheriods on a substrate".

Proefschrift, R.U. Leiden, 1988.

Chatfield, C.;"Statistics for techno!ogy"Je ed.. Chapman and Hall, 1983.

Gonzalez, R.C. , Wintz, P.;"Digital image processing". Addison-Wesley Publishing

Company, 1977.

Kuijen, W.J.P. van.;"Het meten van verplaatsingen onder een microscoop''. WFW 90.059,

1990.

Peters, G.W.M.;"Tools for the measurement of stress and strain fields in soft tissue".

Proefschrift, R.U.Limburg, 1987, (App.1).

Ratingen, M. van.;"Experimentele van materiaaleigenschappen met een hybride techniek".

WFW 89.072, 1989.

29

BIJLAGEN

30

Experi ment 3

De x- en y-posities

De x waarden moeten met een factor 604/512 vermenigvuldigd worden.

De y waarden moeten met een factor 576/512 vermenigvuldigd worden.

marker 1 x-coordinaat s=5.5737 [micron] camera Odeg. 3270 I 'Z' 3260 u 'E 3250

ö

u a 15 3240

3230

3220 O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

meting

2695

n c O .E 2690 E

ö 2685 <I

Y

a .d .- Y

h

2680' O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

meting

3910

2 3900 t; E y 3890

ö 9 3880

- .C

.- .- Y

x ' 1 ' 'I '

38701 8

O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 meting

3150

n C

.- 8 3145 E

8 3140 P

i_

a .- .- 4-

3135 O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

meting

33

Experiment 1

Het aantal pixels per marker en de afstand tussen de markers.

De afmetingen en de standaard-deviatie van de afstand zijn niet correct.

540

CA a .? 520- X .- m c m m u

-

500

450

.-- O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

meting

De afstand tussen marker 1 en 2 5 0 0 metingen s=2.0510 [micron]

I ' 796 r I

794 -

792 -

- c 8 790 E

s 758 ry

.- Y

-0 C

m

786

- 782 I O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 !

meting

32

2688 r_ c .I i3 E 7 2686-

(I

.- .- + v1 O

x 2684

2682

2680' 3225 3230 3235 3240 3245 3250 3255 3260 3265

x-positie [micron]

-

-

-

3148

3146

E y 3142-

ö .- Y .-

3140 h

3138

-

-

De positie van het markermidden 2 500 metingen

3136 I 3870 3875 3550 3885 3890 3895 3900 3905 3910

x-positie [micron]

33

Ex peri m en t 2

De x- en y posities van de markers.

De x waarden moeten met een factor 604/512 vermenigvuIdigd worden.

De y waarden moeten met een factor 576/512 vermenigvuldigd worden.

marker 1 x-coordinaat s=l.S248 [micron] camera Odeg. 4290 n - != 8 4285 'Ë - a) .e .- Y

0 4280 e X

4275 I O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

meting

940' I O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

meting

5180 - c O

.g 5175 E

0 5170 2

iii

a) .- .- Y

X

5165 O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

meting

marker 2 y-coordinaat s=11.7203 [micron] camera Odeg.

'Z 1570 -

-

-

-

1530 O 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

meting

34

Experiment 2

Het aantal pixels per marker en de afstand tussen de markers.

De afmetingen en de standaard-deviatie van de afstand zijn niet correct.

Het aantal pixels van ieder marker per meting sl=26.S en s2=26.8 1200

meting

1076

1074

1072

r_l

r;<

8 1070 E

S 1068 E

.- v

-0 C

m

1066,

1064 ~

De afstand tussen marker 1 en 2 500 metingen s=1.8986 [micron] < I I I I

1062 O SO 100 150 200 250 300 350 400 450 SO0

meting

35

Experiment 2

De y- tegen de x-posities.

De x waarden moeten met een factor 604/512 vermenigvuldigd worden.

De y waarden moeten met een factor 576/512 vermenigvuldigd worden.

1575

1570

1565 n

1560- u 'Ë y 1555- .- .- Y

v)

$ 1550- x

1545

1540

1535

n C

.- o

E

E u ei .- .- Y

x

-

-

-

-

-

-

940' 4276 4278 4280 4282 4284 4286 4288 4290

x-positie [micron]

15s0Ï De positie van het inarkermidden 2 500 metingen

1530' I 5164 5166 5168 5170 5172 5174 5176 5178 5180

x-positie [micron]

36

Experiment 3

De x- en y-posities van de markers.

De verticale streeplijnen geven 0.00. uur aan.

marker 1 x-coordinaat s=4.6509 [micron] I 1 - 5040

C o -5 5020

K

'E 5030 U

al .-

5010 ~

O 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 meting

marker 1 y-coordinaat s=20.8 [micron) I -

E: .i 1100 U

al .- .- u

!i 1050 x

O 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 meting

marker 1 x-coordinaat s=4.2425 [micron1

7 6090 I L d o *Ë 6080

z 6070 8

6060

u

c) .-

a I I

O 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 meting

marker 1 y-coordinaat ~ 2 1 . 7 [micron] 1 1800 t

c O 8 a - h 1750 al .- u .- 8 P * 1700

I

O 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 meting

37

Experiment 3

De aantallen pixels per marker en de afstand tussen de markers.

De verticale streeplijnen geven 0.00. uur aan.

e

Y m c m m

I-Iet aantal pixels van ieder marker per meting sl=20 en s2=19.5 r I I

1150 c I I I i

I O 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

I

meting

De afstand tussen marker 1 en 27500 metingen s=2.67S5

I I I I I

i 1250 i 1245

c 1240 .-

E

$ 1235

Y

m

1230

1225 1

O 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

nie ti ng

38

Experiment 3

De y- tegen de x-positie.

De positie van het marker 1: 7500 metingen

C

.- o - I Y E 1080 -

.- 4- .-

i

- (I: g x

1060

1030

5Oi5 5020 5025 503C 5035 5040

x-positie [micron]

De positie van het marker 2: 7500 metingen

1780

,- 1760 o, E

:5 1740

'I

C

o .- u Q)

UI O

A

1720

1700

6065 6070 6075 60SO 60S5 6090

x-positie [micron]

39

Experiment 4

De x- en y-posities van de referentie-markers.

De x-posities van de referentie-marker 1 s=0,9312 6702

.- VI

6696 -

meting

De y-posities van de referentie-marker 1 s=3,232S 3815 I I I

3795 O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

nieting

De x-posities van de referentie-marker 2 s=0,8874 7346 - - C O .E 7344- Y

0 .- * '2 7342- z 7340

O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 meting

De y-posities van de reierentie-marker 2 s=3,3992 4355

4335 O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

meting

40

Experiment 4

De x-positie van de verplaatsende marker en de y- tegen de x-posities van de markers.

I 4

De x-positie van de verplaatsende marker s=41

I

-

433s '

De meetwaarde van de opnemer [micron]

- 3505 -

C e .: 3000 Y

al .I Y 'g 2000 cr x

41

Experiment 4

De y-positie van de verplaatsende marker t.o.v. de referentie-markers.

2500

2000

- C 8 1500 E .- Y

8 .- u .- CA 0 1000 x

De y-positie van de verplaatsende marker t.o.v. ref.m.1 s=26,0

-300 -200 0 100 200

a, .- 4 .- 8 F x

De ineetwaarde van de opnemer [micron]

De y-positie van de verplaatsende marker t.o.v. ref.m.2 s=26,2 3000

2500

c c 6 2000 .- E v

500

o00

-200 -100 O 1 00 200

De meetwaarde van de opnemer [micron]

300

42

Experiment 4

De afstand tussen de verplaatsende en de referentie-markers.

5100

5000

4900 - e O

.G 4800 E Y

De afstand tot referentie marker 1 s=44,0

4400 I -300 -200 -100 0 100 200 300

De meetwaarde van de opnemer [micron]

De afstand tot referentie inarker 2 s=45,0

43

Experiment 4

De aantallen pixels per marker.

De aantallen pixels per marker 901

70í

65í

60í

844

s43

v, 842 - Ll X a m C m

.^ - u

841

S40

10 20 30 40 50 60 70 SO 9 0 i00

nieting

De afstanden tussen de referentie markers marker s=0.9916

I

s39 O 10 20 30 40 50 60 70 SO 90 100

meting

44

Het geschreven programma voor de beeldbewerking en zwaartepunt bepaling.

;Hoofdprogramma voor het vinden van verplaatsende

;zwaartepunten van markers binnen 1 image

*ini

*init

int i

int ii

int j

int j j

int jjj

int xmin

int xmax

int ymin

int ymax

int cx l

int cx2

int var1

int var2

int var3

int var4

float d

float doud

int factor

int wsize

int hwsize

int vw size

int yline

int nmark

int nimark

int nlines

int midx

45

int intcgx

int i ntcgy

int nmet

int maxv

float maxvp

float difcx

f!mt cgx

float cgy

float totx

float toty

float xx

float yy

float summ

float cgxoud

float cgyoud

float difl

float dif2

float u

46

ibuf wo

;comment; Het aantal ingevoerde metingen wordt hier uitgevoerd (i)

i = l

call input

call instel

call initpos

i = 2 .

while i e= nmet

call instel

call nextpos

i = i + l

endw

;comment; Afsluitende informatie voor in het data-file.

fprint d:\timm\data\coor.m "I;" fprint d:\timm\data\coor.m ";\n"

fprint d:\timm\data\coor.m I1nmark="

fprint d:\timm\data\coor.m "%u",nmark

fpri nt d :\t im m\d at a\coo r .m I' ;\n "

fpri nt d :\t i mm\dat a\coo r. m I ' nm e t =

fprint d:\timm\data\coor.m "%u",nmet

print "Het programma is afgelopen ........ ' I

stop

47

;De verschillende subroutines

initpos:

call dilater0

nmark = label x

print "Het aantal markers binnen dit image : "pmark

Qrint d:\rimm\data\coor.m "A=["

j = 1

;comment; 1 voor 1 de worden de markers bekeken.

while j <= nmark

mark j

dis x

cgx = cursx x

cgy = cursy x

print "Het bekeken marker: ",j

call zwaartepunt

call output

j = j + l

endw

pause "Wait for key .................. ' I

endif

return

7

48

nextpos:

;comment; de oude zwaartepunten uit de tijdelijke files worden gebruikt

fscan f\tmp2.dt

wibuf f\tmpl.dt

del f\tmp2.dt

call dilater0

j j = 1

;comment; 1 voor 1 worden de markers bekeken

while jj e= nmark

ibuf er

ribu f f \t mp 1 .d t

jjj = j j * 2 - 2

cgx = ibuf jjj

jjj = jjj + 1

cgy = ibuf jjj

call zwaartepunt

call output

j j = j j + 1

endw

return

7

49

di lat ero :

hist

maxvp = stat 7

maxv = 20 + maxvp

thre maxv

;comment; dilateren en eroderen

Idi x 8 1

ldi4 x 8 1

Idi x 8 1

thre 100

save x

ler x 8 1

ler4 x 8 1

ler x 8 1

thre 200

save x

;mediaan van het grijswaarde-histogram

;comment; markers worden geselecteerd volgens het gekozen criterium. De marker

diameter ten behoeve van de windowafmetingen wordt bepaald

nimark = label

hist

varl = 1

while varl < nimark

var2 = ibuf varl

if var2 > 400

mark varl

d = 18.4 * 11.8 * var2 1 4

if d > doud

wsize = sqrt d

wsize = wsize / 18.4 * 2

doud = d

endif

endif

; (4" h * 13 "Are a/ pi) "2

50

varl = varl + 1

endw

thre 200

51

zwaartepunt:

;comment; het window wordt bepaaid

vwsize = 3 * wsize I 4 * factor

hwsize = wsize I 2 factor

ymin = cgy - vwsize

ymax = vwsize + cgy

xmin = cgx - hwsize

xmax = hwsize + cgx

if xmin < O

xmin = O

endif

if xmax > 511

xmax = 511

endif

if ymin < O

ymin = O

endif

if ymax > 511

ymax = 511

endif

nlines = ymax - ymin

cgxoud = cgx

cgyoud = cgy

ii = O

summ = O

totx = o toty = o ;comment; de rand van de marker binnen het window wordt ge-’scanned’

while ii <= nlines

yline = ymin + ii sgln x yline xmin yline xmax

cxl = cursx x

sgln x yline xmax yline xmin

cx2 = cursx x

;comment; sommaties

difcx = cx2 - cxl + 1

midx = cx1 + cx2 I 2

if difcx > O

xx = midx * difcx

yy = difcx * yline

totx = totx + xx

toty = toty + yy

summ = summ + difcx

endif

ii = ii + 1

endw

;comment; het zwaartepunt

cgx = totx / summ

cgy = toty 1 summ

;comment; controle of het zwaartepunt wel goed binnen het window ligt.

var3 = cgxoud - cgx

var3 = var3 * var3

var3 = sqrt var3

var4 = cgyoud - cgy

var4 = var4 * var4

var4 = sqrt var4

if var3 > 0.5

call zwaartepunt

elseif var4 > 0.5

call zwaartepunt

endif

return

53

input:

fpri nt f \tmp 1 .dt I' ' I

fprint f\tmp2.dt "'I

fprint d:\timm\data\coor.m 'I I'

del f\tmpl.dt

del f\tmp2.dt

de! d:\timm\data\\coor.m

print "U moet eerst de volgende gegevens 1 voor 1 invoeren."

factor = "Het factor die het window groter moet zijn dan de marker : 'I

print I ' ' I

nmet = "Het aantal verplaatsingen dat er gemeten wordt."

print 'I 'I

return

instel:

cls

era

print "U kunt nu de verplaatsing aanbrengen en daarna op"

print 'lop een toets drukken voor liet verwerken van het beeld"

U = "Voer de opgelegde positie in:"

;comment; beeld wordt gedigitaliseerd

dig 1

era

dig 1

save x

print "meting; ",i

return

7

54

output:

fpri nt d :\t imm\dat a\coo r .m It % f" ,cgx

fprint d:\timm\data\coor.m 'I It

fpri nt d :\t i m m\d at a\coor . m 'I % f It, cay

fprint d:\timm\data\coor.m I' ' I

fpri nt d :\ti m m\d at a\coor . m I' % f 'I ,SU in in

€print d:\timm\dat2\coor.m (I If

fpri nt d :\ti mm\dat a\coo r. m % f ' I , m axv p

fprint d:\timm\data\coor.m I t

fprint d:\timm\data\coor.m "%f ",U

fprint d:\timm\data\coor.m ";\n"

intcgx = cgx

intcgy = cgy

fprint f:\tmp2.dt "%u\n",intcgx

fpri n t f:\tmp2. d t It %u\n" ,i n t cgy

return

55

PC-Matlab programma om posities en standaard-deviaties uit meetseries van de beelden te

berekenen.

global nmet;

global nmark;

global A;

CoIr

KSTOT=[];KS=[];B=[];

i = 1;

while i <= nmark;

B(:,(i*2-1)) = (A(i:nmark:(nmark"ninet),l))"l5.6;

B(:,(i*2)) = (A(i:nmark:(nmark'ninet),2))"10;

B( : ,( nm ark * 2+ i)) = A( i : n m ark : ( nm ark ': n In et) ,3) ;

B( : ,( nm ark * 3 + i)) =A( i : n In ark : ( n i n ark * nine t ) , 4) ;

KS ( 1) =s td( B( :,(i * 2- 1))) ;

KS(2) =s td( B( :,(i 2))) ;

KS(3)=std( B( :,(nmark"2+i)));

KS(4)=std(B(:,(nmark*3+i)));

KSTOT=[KSTOT;KS( 1) KS(2) KS( 3) KS(4)];

i = i + l ;

end

s i n x-richting

s in y-richting

s in aantal pixels

clear A;

KSTOT=KSTOT

Cl=(B(:,l)-B(:,3));

c1 =c 1. ̂ 2;

C2=( B( :,2) -B( :,4));

C2=C2.^2;

c=c1 +c2;

C=C.*.5;

S=std( C) s i n de afstand

56

AANHANGSELNAPPENDICES

Specificaties van de microscoop

Werkafst and:

0,153 - 0,38 [ml Verder is geen infermutie bij het 2pparaat meege!everl.

De minimaal gerealiseerde vergrotingsfactor: O(3)

Specifieke gegevens van de frame-grabber

P CVISI ON pl us

memory -size:

1024x512 [fpixels]

8 bitdfpixel

57

Specificaties van de camera

MXR CCD Camera (TV. standaard: CCIR)

CCD-chip afmetingen:

604x576 (HxV) [pixels]

Pixelafmetingen:

H: 15.6 k m ]

v: 10 M ]

Afbeelding afmetingen (of effectief chipgrootte):

9.4224x5.76 [mm]

illuminantie:

0.02 lux voor een acceptabel beeld

0.05 lux voor -6 dB output spanning

Gamma correctie: off

Automatic Gain Control: off

Voeding:

12 [volt]

200 [mA]

Integratietijd:

20 [ms]

Totale uitleestijd voor 1 beeld:

ca. 60 [ms]

58