Optical imaging devices such as microscopes and camera lenses have limited ability to focus on both the foreground and the background of a scene at the same time. To solve this problem, a software solution is proposed to reconstruct a single image showing all parts of a scene or an object simultaneousely in focus, from a series of images taken with varying focus level. While this technique is becoming popular in wildlife photography, it is here applied to the imaging of fossil pollen. While any other geological or paleontological objects (minerals, large fossils or microfossils) can benefit from this technique, pollen grains are more challenging to reconstruct as they are translucent. To address this particularity, which most existing software solutions are not designed to work with, an algorithm was specifically written and gives satisfactory results on such objects. The main interest of reconstructing depth of field is to give a more complete and natural aspect to pictures of objects, that correspond to the "mental image" that an operator can reconstruct by manually varying focus under the microscope.

Resumen en Español

PERFECCIONAMIENTO DE LA RESOLUCIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE CAMPO EN MICROFOTOGRAFÍA PALINOLÓGICA

La microscopía óptica sigue siendo el método preferido para la obtención de imágenes en paleopalinología. Aunque no se discute la utilidad de otros métodos, como la microscopía electrónica de barrido, la facilidad de uso y los rápidos resultados de la microscopía óptica no han sido todavía superados. No obstante, la obtención de microfotografías de alta calidad requiere el uso de objetivos de muy gran poder de aumento que, inevitablemente, implican una profundidad de campo muy limitada. Con objeto de eliminar la necesidad de múltiples microfotografías para ilustrar por completo un palinomorfo, proponemos una solución de software para la reconstrucción de la profundidad de campo. Esta solución permite mantener las principales ventajas de los objetivos de grandes aumentos (mejor resolución y contraste), al tiempo que elimina su mayor inconveniente. Por otra parte, las microfotografías publicadas mediante la reconstrucción de la profundidad de campo tienen una apariencia más natural, similar a la que se observa al microscopio. Aunque este artículo trata principalmente sobre la utilización de la reconstrucción de la profundidad de campo para el perfeccionamiento de la microfotografía palinológica, esta técnica puede ser aplicada también a otros muchos objetos paleontológicos y geológicos.

Palabras clave: Procesamiento de imágenes; Microscopía óptica; Focus stacking; Palinología; Reconstrucción de la profundidad de campo

Translation: M. Company

Résumé en Français

Amélioration de la résolution pour la profondeur de champ en microphotographie palynologique

La microscopie optique reste la méthode d’imagerie favorite pour la paléopalynologie. Bien que l’utilité d’autres outils, tel que le microscope électronique à balayage, ne soit pas remise en question, la facilite et la rapidité d’utilisation du microscope optique restent inégalées. Toutefois, pour obtenir une microphotographie de bonne qualité l’utilisation d’objectifs à très fort grossissement est nécessaire, ce qui implique inévitablement une profondeur de champ très limitée.

Afin d’éviter l’utilisation de multiples microphotographies pour permettre la description de chaque palynomorphe sur toute son épaisseur, un programme de reconstruction de la profondeur de champ est proposé comme solution. Cette solution permet de garder les avantages des objectifs à fort grossissement (meilleur résolution et contraste amélioré) tout en supprimant leurs points faibles. De plus, les microphotographies publiées utilisant la reconstruction de profondeur de champ présentent un aspect plus naturel, équivalent à ce qui peut être observé à l’œil nu sur le microscope. Bien que ce papier traite prioritairement de l’usage de la reconstruction de profondeur de champ appliquée à l’amélioration des microphotographies en palynologie, cette technique peut également être appliquée de la même manière à de nombreux autres objets paléontologiques et géologiques.

Mots clés: Traitement d’image; microscopie optique; empilement de mises au point; Palynologie; reconstruction de profondeur de champ

Translator: Olivier Maridet

Deutsche Zusammenfassung

Verbesserung der Tiefenschärfe bei palynologischer Mikro-Fotografie

Optische Mikroskopie ist weiterhin die bevorzugte Abbildungsmethode in der Paläopalynologie. Obwohl die Zweckmäßigkeit anderer Arbeitsmittel wie REM nicht infrage gestellt wird, bleibt doch die bequeme und zeitsparende Handhabung der optischen Mikroskopie unübertroffen. Um allerdings eine gute Qualität bei den Mikroaufnahmen zu erzielen, sind hochauflösende Objektive vonnöten, die jedoch eine nur geringe Tiefenschärfe aufweisen. Um die Notwendigkeit von mehreren Mikroaufnahmen beim korrekten Abbilden des Palynomorphen zu umgehen wird hier eine Software-Lösung  zum Ausbauen der Tiefenschärfe vorgeschlagen.

Diese Lösung vereint die Vorteile der hochauflösenden Objektive (bessere Auflösung und gesteigerter Kontrast) vermeidet aber deren Nachteile. Zusätzlich sehen Mikroaufnahmen, die diese neue Tiefenschärfe benutzen natürlicher aus, ähnlich wie direkt unter dem Mikroskop betrachtet. Obwohl sich dieser Artikel hauptsächlich mit der Nutzung der verbesserten Tiefenschärfe angewandt auf palynologische Mikrofotografie befasst, kann diese Technik auch auf viele andere paläozoologische und geologische Objekte ausgeweitet werden.

Schlüsselwörter: Bildverarbeitung; optische Mikroskopie; Focus stacking; Palynologie, Tiefenschärferekonstruktion

Translator: Eva Gebauer

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

POLEPSZANIE ROZDZIELCZOŚCI GŁĘBI OSTROŚCI DLA MIKROFOTOGRAFII PALINOLOGICZNEJ

Mikroskopia optyczna jest nadal najczęściej stosowaną metodą obrazowania w palinologii. Podczas gdy użyteczność innych narzędzi, takich jak np. mikroskopia skaningowa, nie jest kwestionowana, łatwość stosowania i szybkość stosowania wyników w mikroskopii optycznej pozostają w dalszym ciągu niedoścignione. Jednakże otrzymanie dobrej jakości mikrofotografii wymaga zastosowania obiektywów o największych dostępnych zakresach powiększenia, z czym wiąże się nieunikniona utrata głębi ostrości. Aby wyeliminować konieczność wykonywania wielu mikrofotografii w celu uchwycenia całej palinomorfy, proponujemy użycie oprogramowania rekonstruującego głębię ostrości. Pozwoli to zachować główne zalety obiektywów o silnym powiększeniu (lepsza ostrość i poprawiony kontrast) tłumiąc jednocześnie ich główne wady. Dodatkowo mikrofotografie wykonane za pomocą rekonstrukcji głębi ostrości wyglądają bardziej naturalnie, podobnie jakby były oglądane na żywo pod mikroskopem. W artykule tym opisane jest głównie zastosowanie rekonstrukcji głębi ostrości w celu polepszenia mikrofotografii palinologicznej, jednak technika ta może być zastosowana podczas fotografowania innych obiektów zarówno paleontologicznych jak i geologicznych.

Słowa kluczowe: przetwarzanie obrazu, mikroskopia optyczna, zdjęcia na różnych poziomach ostrości, palinologia, rekonstrukcja głębi ostrości

Przetłumaczył: Robert Bronowicz