Von verschiedenen Herstellern wurde spezielle Software entwickelt, um aus einer Serie mehrerer unterschiedlich fokussierter Einzelaufnahmen dreidimensionale Rekonstruktionen ohne verbleibende Bildunschärfe zu erstellen.

Diese Programme basieren auf dem Prinzip, einen aus mehreren verschieden fokussierten Einzelbildern bestehenden Objekt-Scan so zu einem Gesamtbild zu überlagern, dass von jedem Einzelbild nur die scharf abgebildeten Anteile verwertet werden. Grundsätzlich sind die Einzelbilder eines solchen Scans in logischer Reihenfolge zu halten; die Erstaufnahme stellt die zum Objektiv nächstgelegenen Strukturen des Objektes dar, die letzte Aufnahme die am weitesten entfernten Anteile oder umgekehrt. Auf diese Weise wird das Objekt optisch in mehrere aufeinander folgende “Scheiben” zerlegt, deren Schichtdicke jeweils der Tiefenschärfe des Objektivs entspricht. Diese Vorgehensweise ist prinzipiell anderen Methoden der Schnittbilddarstellung vergleichbar, z. B. der Computer- und Kernspintomographie.

Die jeweilige Software analysiert anschließend in jedem Einzelbild einer solchen Serie die Bereiche gegebener Strukturschärfe und setzt die jeweils scharf abgebildeten Partien jedes Einzelbildes im Endergebnis zu einem resultierenden Gesamtbild zusammen, welches nur aus maximal scharf abgebildeten Strukturen besteht.

Damit die Überlagerung der Einzelbilder ohne optische Störeffekte bzw. Artefakte vollzogen werden kann, überprüft die jeweilige Software unter anderem die exakte identische Justierung der Einzelbilder und nimmt bei Erfordernis elektronische Korrekturen der Bildzentrierung vor. Zusätzlich werden etwaige Helligkeitsdifferenzen der Einzelbilder ausgeglichen und Artefakte und Rauschsignale bei der Überlagerung der Aufnahmen möglichst herausgerechnet. Daher ergibt sich durch diese Überlagerungstechnik nicht nur eine optimierte Tiefenschärfe bei gesteigerter Dreidimensionalität, sondern auch eine hiervon unabhängige Verbesserung der Bildqualität im Hinblick auf eine ausgewogene Helligkeitsverteilung, Reduktion übermäßiger Lichtgegensätze und Verminderung von Rauschen, Konturunschärfen und anderen möglichen Artefakten.

Die verschiedenen erhältlichen Computerprogramme arbeiten mit unterschiedlichen Algorithmen, weshalb sich die Bearbeitungsergebnisse bei identischen Bildserien Software-abhängig voneinander unterscheiden können.

Weitere Unterschiede in der Brauchbarkeit für mikroskopische Bildrekonstruktionen ergeben sich bei den in Betracht kommenden Programmen auch aus dem Hauptanwendungsbereich, für den die jeweilige Software konzipiert wurde. Mehrere Programme wurden schwerpunktmäßig für astronomische Anwendungen entwickelt, um Video-Bildserien von Himmelskörpern zur Bildrekonstruktion zu verwenden. Bei diesen Programmen steht nicht die Verbesserung der Tiefenschärfe im Vordergrund, da astronomische Objekte ohnehin im Unendlichen liegen, sondern es sollen Bildartefakte infolge Dunst oder Lichtverschmutzung beseitigt werden.

Andere Programme sind schwerpunktmäßig auf die Überlagerung höher aufgelöster fotografischer Standbilder für dreidimensionale Rekonstruktionszwecke ausgerichtet. Diese Programmgruppe führt nach eigenen Erfahrungen zu besseren Resultaten in der Mikrofotografie.

Zur Veranschaulichung der Arbeitsweise von Stacking-Software wird im folgenden die Arbeitsoberfläche der Software Helicon Focus gezeigt. Als Beispiel dient die Rekonstruktion eines Seesternarmes aus sieben Einzelbildern unterschiedlicher Fokussierung. Die erste Ansicht zeigt die Ausgangssituation, die nachfolgende Ansicht das fertige Resultat. Die Bilddateien sind bewusst in relativ hoher Auflösung eingestellt, so dass sie bei Interesse nach einem Download auch im Vollbildmodus gesichtet werden können.

Rekonstruktion einer Detailansicht eines Seesternarmes am Beispiel von Helicon Focus. Im rechten Bildbereich werden die ausgewählten Einzelbilder der jeweiligen Bildserie in Miniaturansichten präsentiert. Jedes Einzelbild kann mit der Maus angeclickt werden und erscheint dann in der zentrierten Großansicht. Hier wurde das erste Einzelbild für die Großansicht angewählt.
 

Rekonstruktionsergebnis nach abgeschlossener Bildüberlagerung. Das Endergebnis wurde zur Demonstration in zentrierter Großansicht eingestellt.

 Copyright: Jörg Piper, 2007