Living up to Life. Leica Phase Expert. Smart Software zur Analyse von mehrphasigen Mikrostrukturen

Indus t r y Di v ision Living up to Life Leica Phase Expert Smart Software zur Analyse von mehrphasigen Mikrostrukturen Phasenanalyse-Techniken L...
Author: Calvin Schuler
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Indus t r y Di v ision

Living up to Life

Leica Phase Expert Smart Software zur Analyse von mehrphasigen Mikrostrukturen

Phasenanalyse-Techniken

Leica Phase Expert misst automatisch und genau die Flächenanteile mehrerer Phasen innerhalb einer Probe oder eines Präparats. Die Phasen werden durch Graustufenkontraste oder nach Regionen homogener Farben identifiziert, die vom Benutzer definiert werden. Bis zu 10 Phasen können durch kolorierte Overlays differenziert und gleichzeitig im gleichen Blickfeld angezeigt werden. Die Identifikation und Messung von mehreren Phasen auf einem Bild kann innerhalb von Sekunden vorgenommen werden. Die Ergebnisse können über mehrere Blickfelder aufsummiert werden, um eine statistisch genaue Charakterisierung zu ermöglichen. Es steht ein zusätzlicher Modus zur Verfügung, der die Definition einer der Phasen als " Referenzphase" ermöglicht. Die Messung aller Phasen wird als Prozentsatz dieser Referenzphase ausgedrückt. Dies ist z. B. nützlich, wo die Hintergrundmatrix von den Ergebnissen abgezogen werden muss. Hochmoderne Bildverarbeitung wird zur automatischen Phasenoptimierung genutzt, wobei der Bediener diese stets modifizieren und bestätigen kann, indem er das Tool zum binären Editieren verwendet. Die Ergebnisse der Analyse können genutzt werden, Materialien an Spezifikationen zu qualifizieren, die zwischen Käufer und Hersteller bestimmt werden, um Abweichungen bei Herstellungsprozessen zu identifizieren oder Daten zur Erforschung der Struktur und Materialien bereitzustellen.

Leica Phase Expert Ihre Vorteile

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Automatisch, objektiv und wiederholbar Die Leica Phase Expert Anwendungssoftware führt automatische, objektive und wiederholbare Messungen von mehrphasigen Mikrostrukturen durch, die durch unterschiedliche Farben oder Kontraste angezeigt werden. Beispiele: Reflektivität von Komponenten in Ölschiefer; Polarisationfarben eines Gesteinsdünnschliff zur Modalanalyse; für das Gewebe eines Knochenpräparats spezifische Färbung. Phase Expert kann das Vorkommen dieser Phasen mit Referenz zum Gesamtbild oder auch nur zu ausgewählten Phasen bestimmen und quantifizieren.

Leica Phase Expert bewertet qualitativ hochwertige Bilder, die von der Leica Application Suite stammen. LAS integriert intelligent die aktuellsten Entwicklungen automatisierter Mikroskopie, Computerbearbeitung und digitale Bildanalyse. Mit einem großem Umfang von Anwendungen, die speziell für Material- und metallurgische Labore entwickelt wurden, werden auch komplizierte analytische (Routine-)Aufgaben schnell, effizient und wirtschaftlich ausgeführt.

Diese gemeinsame Mikro-Bildgebungsumgebung wird für Lösungen für viele Standardmaterialanwendungen verschiedener Industrien verwendet, wie z. B. zur Analyse von Korngröße, Stahl, Phase und Reinheit. Diese Anwendungen integrieren die Kenntnisse von praxiserfahrenen Spezialisten mit " Fachanwendungen" für diese Aufgaben.

Verschiedene Phasen in einer Metallprobe

Verschiedene Phasen in einer Metallprobe

Leica Phase Expert Ihre Vorteile

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Vorteile LAS wurde zur Erhöhung der Laborproduktivität und Verbesserung der Analysegenauigkeit entwickelt, indem viele der zur Materialanalyse notwendigen manuellen Prozesse imitiert werden. Da die Analyse objektiv ist, sind die Ergebnisse inhärent eher reproduzierbar. Integrierte Gesamtlösung

Optimierte Bilder

Assistentengeführte Bedienung

In Kombination mit den Leica Micro-

Phasen sind durch Farbe oder Kontrast

systems Mikroskopen, Mikroskopkameras, identifizierbar und Vorfilterungstechno-

Erhalten Sie reproduzierbare Ergebnisse

Bildanalysenexpertise und Automation

logien können angewandt werden, um die

durch automatische Kontrollbildbeding-

profitieren Sie von einer wirklich inte-

Bilder zur Messung vorzubereiten. Die

ungen mit automatisierten Mikroskopen

grierten Lösung von einem Hersteller.

vielseitige und hochleistungsfähige

und Kameras in Kombination mit Ihren

Bildverarbeitung optimiert die Phasen-

vordefinierten Bildverarbeitungsein-

Vielseitige

detektion, um zuverlässige Ergebnisse

stellungen.

Berichtsfunktionen

schnell zu erzielen. Zuverlässige Einhaltung von

Berichtsvorlagen können mithilfe von

Arbeitserleichterung für den

Microsoft Excel an laborspezifische

Bediener

®



Erfordernisse angepasst werden. Die

Normen Leica Phase Expert Software führt

Ergebnisse werden zusammen mit den

LAS ist aufgrund einer vereinheitlichten

Berechnungen aus, die sich aus den

Bildern gespeichert, sodass alle Daten-

Methode zur Bilderaufnahme, -kalibrie-

Messparametern aus Digitalbildern

elemente für die detaillierte Analyse

rung und der peripheren Kontrolle einfach

ergeben, die mit den entsprechenden

abgerufen werden können. Alle Daten sind zu bedienen. Durch die Bildanalyse entimmer verfügbar und nachverfolgbar.

Standards verwendet werden können. *

fallen eintönige manuelle Messungen, und es werden verbesserte statistische Ergebnisse bereitstellt.

*Die Messgenauigkeit und Normenkonformität des gesamten Systems ist stark von folgenden Faktoren abhängig: a) den verwendeten optischen, elektronischen und mechanischen Komponenten, b) den Arbeitsbedingungen und der Probenvorbereitung sowie c) der spezifischen Interpretation der erzielten Ergebnisse. Diese unterliegen der Verantwortlichkeit des Benutzers der Ausrüstung und Leica Microsystems weist jede Haftung in diesem Zusammenhang zurück.

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Die neun Schritte Messungen durch Leica Phase Expert werden durch einige Phasen definiert, die zu analysieren sind und die Verarbeitungs­

1. Auswahl zu messender Bilder Zahlreiche Probebilder können in rascher Abfolge verarbeitet werden, indem

sequenz wird für alle Phasen wiederholt.

einfach die Miniaturansichten in der

Die Anzahl der Phasen oder Strukturen wird

Serienbilderliste hinzugefügt werden.

Galerie ausgewählt und der

ausgewählt und eine Bezeichnung für jede eingegeben. Die Farbe wird verwendet, um diese Phase als ein Overlay zum Probenbild darzustellen. Die Referenzphase wird bei Bedarf gewählt. Zu Beginn werden die 9 Schritte des Assistenten zur Verarbeitungs­ sequenz interaktiv verwendet, um die Analyseparameter zu typischen Proben zu bestimmen.

2. Messrahmen Der Messrahmen bestimmt die Region des Bilds, die gemessen wird. Dies kann das ganze Feld einer Region des Bildes sein. 3. Graubildvorverarbeitung Der Schritt der Graubildvorverarbeitung wird verwendet, um die Bildtreue bei der Vorbereitung der Auswahl der Phasen zu verbessern, z. B. durch Beseitigung von Rauschen oder Artefakte. Der Filter wird angewandt, bevor die Phase identifiziert

Wenn die Parameter bestimmt sind, werden diese in einer benannten Konfigurations­ datei gespeichert. Dies kann dann bei mehreren Sätzen von Probenbildern angewandt werden, um sicherzustellen, dass eine wiederholbare und reproduzier­ bare Analyse ausgeführt wird.

wird. Verschiedene Filter stehen zur Verfügung, z. B. zur Glättung, Schärfung und Beseitigung von Hintergrundbeschreibung.

Leica Phase Expert Schrit t für Schrit t Bedienung

4. Schwellwerteinstellung

7

Beispielsweise können kleine Löcher

8. Referenzdaten

gefüllt oder Rauschen beseitigt werden. Schwellenwerte werden verwendet, um

Der gewählte Filter kann bei jeder

Benutzer- und Analysereferenzdaten

den Bereich der Pixelwerte zu bestimmen,

gewählten Phase verschieden sein.

können hinzugefügt und angepasst

die eine Phase bestimmen. Bei einem Schwarzweißbild werden die Farben der

werden, um die Ergebnisse vollständig 6. Binärbildverarbeitung

Phasen in einem graustufigen Histogramm wiedergegeben.

produkt- und unternehmensspezifisch zu machen. Die eingegebenen Daten werden

Binärbildverarbeitung bietet eine Reihe

automatisch in den Bericht übernommen.

von Tools, die es dem Benutzer ermöglichen, Binärbilder zu ändern oder hinzu-

9. Berichterstellung

fügen, zu entfernen, auszuwählen und die Auswahl für Teile der Phasenbinärbilder

Berichte werden unter Verwendung einer

rückgängig zu machen. Die Möglichkeiten

Microsoft Excel Vorlage erstellt. Eine

umfassen die Zeichnung und das Ausfüllen Standardvorlage wird mit Phase Expert Farbbilder werden durch das HSI-

von Formen sowie die Annahme und

mitgeliefert und kann spezifisch an die

Zurückweisung von Teilen des Bilds.

Bedürfnisse des Unternehmens angepasst

Farbmodell dargestellt und die Bereiche

werden. Zusätzlich zu den im Beispiel in

für Farbton, Sättigung und Intensität der

den Übersichtsdaten wiedergegebenen

Pixel können zur Definition einer Phase

Daten werden die gesamten ausführlichen

verwendet werden. Sowohl bei

Analyseergebnisse im Arbeitsblatt zur

Schwarzweiß als auch bei Farbe werden

weiteren Bewertung gespeichert.

die Schwellwerte einfach durch Auswahl der zu identifizierenden Phase und durch

7. Ergebnisse und Histogramm

Klicken auf die entsprechenden Pixels der Phase im Bild eingestellt. Die Pixels

Die Ergebnisse werden in tabellarischer

innerhalb des Bereichs werden in der

Form für jedes Bild wiedergegeben und

ausgewählten Farbe als ein Overlay oben

die zusammenfassende Statistik ergibt

im Probenbild wiedergegeben. Der

sich daraus. Die Verteilung der

Overlay kann hin- und hergeschaltet

Flächenprozente einzelner Felder kann

werden, so dass die Entsprechung mit

grafisch als Histogramm, Balkendiagramm

dem Probenbild überprüft werden kann. In

oder Tortendiagramm wiedergegeben

dieser Broschüre sind verschiedene

werden. Diese umfassenden Details sind

Beispiele von Overlays wiedergegeben.

für eine eingehende Analyse von Werkstoffen sehr wertvoll.

5. Binärbildvorverarbeitung Der Schritt der Binärbildvorverarbeitung wird verwendet, wenn die Phasenoverlays modifiziert werden müssen, um sie für die Messung geeigneter zu machen.

Leica Phase Expert Bilderaufnahme mit LAS

8

Bilderaufnahme mit LAS Software und Mikroskop kommunizieren miteinander Die Bedienung des Leica Phase Expert für

› LAS kalibriert das Mikroskop und die

› Die Bilder können mit einem kalibrierten

exakte Ergebnisse setzt voraus, dass die

Kamera, um eine genaue Definition der

Messbalken kommentiert werden, der

ausgewählte Probe ein gutes Beispiel für

Bildgröße sicherzustellen.

an Ihre Anforderungen angepasst und

das zu analysierende Präparat ist und in

› Die Aufnahmebedingungen, wie z. B.

mit Uhrzeit, Datum, Bildname und

einer Weise vorbereitet ist, durch die die

Einstellungen und Belichtung der

Deutlichkeit der Phasen optimiert wurde.

Kamera, werden automatisch erfasst,

Die erste Stufe der Analyse besteht darin,

wenn ein automatisiertes Mikroskop

eines motorischen Objekttischs Bilder an

einige digitale Bilder mit LAS aufzuneh-

verwendet wird. Die Daten werden

zuvor definierten XY-Positionen

men und diese auf der Festplatte des

zusammen mit dem Bild gespeichert und

aufzunehmen, wodurch eine objektive

Computers abzuspeichern. Der Vorteil bei

können zur exakten Reproduktion der

Bereichsauswahl gewährleistet ist.

dieser Methode besteht darin, dass Sie

Bildgebungsbedingungen einer

stets Originalbilder zur Hand haben, wenn

bestimmten Analyse abgerufen werden.

Sie später die Ergebnisse überprüfen oder

› die Bilder werden benannt und in einem

Beschreibungen versehen werden kann. › Es besteht die Möglichkeit, mithilfe

› Durch das Abrufen von Mikroskop- und Kameraeinstellungen zu einem vorhandenen Bild wird sichergestellt,

erneut gegen einen anderen Standard

Windows-Verzeichnis abgespeichert, in

dass die Bildgebungsbedingungen zuvor

messen wollen.

dem sie einfach wiederzufinden sind.

festgelegten Einstellungen entsprechen.

Mikrostrukturen in falscher Farbe

Verschiedene Phasen in einer Metallprobe

Leica Phase Expert Funktionen

Features des Leica Phase Expert Automatische Identifikation

Anpassung an verschiedene

gleichartiger Regionen

Phasenpräparate

Dokumentation der Ergebnisse › Alle Standard-Messparameter der

› Phasenidentifikation kann auf schwarzweißen, kontinuierlichen oder zusammenhanglosen Schwellwerten für jede Phase basiert werden. › Phasenidentifikation kann auf HSIFarbschwellwerten für jede Phase basiert werden. › Das System erkennt automatisch durch den Bildtyp, ob Schwarzweiß- oder Echtfarbendetektion erforderlich ist. › Die Phasenidentifikation wird nahezu gleichzeitig als Overlay über dem Originalbild wiedergegeben. › Eine Phase kann als Referenzphase zur

› Ermöglicht die schnelle und konsistente Messung von mehreren Proben. › Das Bild kann vorverarbeitet werden, um Bildrauschen zu verringern oder um die

individuellen Phasen stehen für Benutzer zur Verfügung, die eine weitere Analyse der Mikrostruktur vornehmen möchten. › Die Flächenanteile werden im

Kanten zu schärfen, so dass die Phasen

Histogramm mit denselben Farben

einfach getrennt werden können.

wiedergegeben wie die ausgewählten

› Interaktives Bearbeiten der Phase erfolgt

Overlayfarben.

durch Zeichnen von Linien mit der Maus. › Die Phasenoverlays werden › Binäre Bildbearbeitung kann für alle Phasen individuell gemacht werden.

entsprechend ihrer binären Indexfarbe im Histogramm gefärbt. › Statistiken sind für viele Feldmessungen erhältlich. › Alle rohen Messdaten und ausgewählten Bilder können in eine

Messung von Phasenanteilen im

Microsoft Excel Vorlage exportiert

Hinblick auf die Referenz definiert

werden.

werden. › Die Anzahl und Namen der Phasen können definiert werden.

› Die Vorlage kann an die spezifischen Dokumentationsstandards angepasst werden. › Exportdaten umfassen Referenzdaten, alle Rohdaten sowie alle Phasenmessungen und Felddaten.

Leica Phase Expert Tabelle der Phasenparameter

Tabelle der Phasenparameter Messungen aus den Phasen

Phasenfläche (µm²) ���������������������������������die Gesamtfläche der Phase innerhalb des Messrahmens Phasen-Flächenanteil �����������������������������Phasenfläche / Messrahmen Fläche oder Phasenfläche / Referenzphasenfläche Phase Flächenprozent (%) �����������������������100× Flächenanteil Phase Füllfläche ���������������������������������������Das Verhältnis der Fläche von Interesse zu der sonstigen Fläche Umfang (µm) �������������������������������������������Die Gesamtlänge der Phasengrenze innerhalb des Messrahmens Mittlere Sehnenlänge (µm) ���������������������Die durchschnittliche horizontale Sehne. Dies wird definiert als das Verhältnis der gemessenen Feldfläche zur horizontalen Schnittlinie. Horizontale Schnittlinie (µm) �������������������Summe der Einschnitte aller horizontalen Linien mit Hinterkante des Phasendetails, die sich im Messrahmen befinden. Vertikale Schnittlinie (µm) �����������������������Summe der Einschnitte aller vertikalen Linien mit Hinterkante des Phasendetails, die sich im Messrahmen befinden. Anisotropie ���������������������������������������������Beschreibt die Ausrichtung der Phase, eine abmessungslose Messung, die als das Verhältnis zwischen der horizontalen und vertikalen Schnittlinie definiert ist Zählung ���������������������������������������������������Die Anzahl von isolierten Features, die im Messrahmen enden Zählung je Flächeneinheit (µm-2) �������������Zählung je Messrahmenfläche Absolute spezifische Oberfläche �������������Hergeleiteter Parameter der Gesamtfläche je Einheit Volumen. Relative spezifische Oberfläche �������������Hergeleiteter Parameter der Gesamtfläche je Einheit Volumen der Referenzphase. Gemessene Fläche �����������������������������������Gemessene Feldgröße, die durch den Messrahmen bestimmt wird



Statistiken für beide Messarten

Summe Mittelwert Standardabweichung Standardfehler Maximum Minimum 2-S Bereich 95% Konfidenzintervall Relative Genauigkeit

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www.leica-microsystems.com

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