Fokusvariation

Die Fokusvariation, auch Shape-from-(de)focus genannt, ist eine Methode, um bei Optiken mit limitierter Schärfentiefe ein Bild mit voller Schärfentiefe und 3D-Information des Objektes zu gewinnen. Dies kann für Messungen der Oberflächentopografie verwendet werden. Die Methode wird auch mit aktiver Beleuchtung kombiniert um auch strukturarme, beispielsweise spiegelnde, Flächen zu vermessen^[1].

Algorithmus

Der Algorithmus beinhaltet folgende Schritte:

Zuerst werden Bilder mit unterschiedlichem Fokus aufgenommen.
Danach wird für jeweils eine Gruppe benachbarter Bildpunkte die Schärfe auf den einzelnen Bildern bestimmt.
Der Punkt mit der besten Schärfe bestimmt die scharf abgebildete Textur. Auch kann mit der Information, auf welcher Entfernung dieser Punkt scharf abgebildet wurde, die Tiefeninformation bestimmt werden.

Anwendungsbereiche

Diese Technologie kann bei Optiken mit niedriger Vergrößerung (Makro-Objektiv) bis hin zu Optiken mit sehr hoher Vergrößerung (Mikroskop mit 5000×) verwendet werden. Im Speziellen kann mit dieser Methode die Topografie der Oberfläche einer Probe so genau gemessen werden, dass Messungen der Rauheit und Geometrie möglich sind. Bei der Topographiemessung mittels Fokusvariation kann die Probe nicht nur koaxial, sondern auch mit einem Ringlicht beleuchtet werden. Dies führt dazu, dass die maximal mögliche Neigung der Probe nicht durch die numerische Apertur des Objektives beschränkt ist.

Normierung

Die Fokusvariation wird unter anderem in der Norm DIN EN ISO 25178-2^[2] als eine mögliche Methode zur Messung der Oberflächenrauheit beschrieben. Der Normentwurf DIN EN ISO 25178-606^[3] beschreibt zudem metrologischen Merkmale von Mikroskopen mit Fokusvariation zur Messung für die Erstellung von Abbildern der Oberflächentopographie.

Siehe auch

Literatur

↑ Microscopic Shape from Focus Using Active Illumination, M. Noguchi and S.K. Nayar, IAPR International Conference on Pattern Recognition (ICPR), Vol. A, pp. 147–152, Oct. 1994.
↑ Norm DIN EN ISO 25178-2:2012: Geometrische Produktspezifikation (GPS) - Oberflächenbeschaffenheit: Flächenhaft - Teil 2: Begriffe und Oberflächen-Kenngrößen
↑ Normentwurf DIN EN ISO 25178-606:2013: Geometrische Produktspezifikation (GPS) - Oberflächenbeschaffenheit: Flächenhaft - Teil 606: Merkmale von berührungslos messenden Geräten (Fokusvariation)

R. Danzl, Franz Helmli, S. Scherer: Focus variation - a new technology for high resolution optical 3d surface metrology. The 10th International Conference of the Slovenian Society for Non-Destructive Testing, 2009, Ljubljana, Slowenien.

Weblinks

Fokus-Variation - Hochauflösende Form- und Rauheitsmessung. NANONET-Styria: Methoden der Nanoanalytik.

[nayar-1] Microscopic Shape from Focus Using Active Illumination, M. Noguchi and S.K. Nayar, IAPR International Conference on Pattern Recognition (ICPR), Vol. A, pp. 147–152, Oct. 1994.

[2] Norm DIN EN ISO 25178-2:2012: Geometrische Produktspezifikation (GPS) - Oberflächenbeschaffenheit: Flächenhaft - Teil 2: Begriffe und Oberflächen-Kenngrößen

[3] Normentwurf DIN EN ISO 25178-606:2013: Geometrische Produktspezifikation (GPS) - Oberflächenbeschaffenheit: Flächenhaft - Teil 606: Merkmale von berührungslos messenden Geräten (Fokusvariation)

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