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Calculateur d’échantillonnage de Nyquist en microscopie

Pixel d’une caméra comparé à la résolution de l’objectif : pas recommandé, sous-échantillonnage ou suréchantillonnage, grossissement nécessaire.

Paramètres

Longueur d’onde
2 : minimum du théorème de Nyquist-Shannon. 2,3 : recommandation courante en microscopie numérique (Pawley).
Pixel du capteur
×

Résultat

Pas latéral recommandé

98,51 nm

Échantillonnage : Sous-échantillonné, le pixel est trop grand. De l’information optiquement disponible est perdue.

Résolution latérale
226,6 nm
Pixel actuel
108,3 nm
Facteur d’échantillonnage atteint
2,09
Pas axial recommandé
349,5 nm
Grossissement optique nécessaire
65,98×
un pixel108 nmtache de résolution227 nm

Remarques

  • Sous-échantillonnage : le pixel est plus grand que le pas recommandé, une partie de l'information optiquement disponible est donc perdue.
Remarque

Grossissement total qui donnerait le pas recommandé avec le même capteur.

Calcul, hypothèses et sources

PrésentationLa longueur d'onde, l'ouverture numérique et la taille de pixel (saisie ou calculée depuis le capteur) situent l'échantillonnage par rapport à la résolution optique : image sous-échantillonnée, adéquate ou suréchantillonnée.

La longueur d'onde, l'ouverture numérique et la taille de pixel (saisie ou calculée depuis le capteur) situent l'échantillonnage par rapport à la résolution optique : image sous-échantillonnée, adéquate ou suréchantillonnée. Le facteur d'échantillonnage se choisit : 2 pour le théorème, 2,3 pour la recommandation courante en microscopie.

Méthode & formulespas recommandé = résolution / facteur d’échantillonnage
pas recommandé = résolution / facteur d’échantillonnagefacteur = 2 (théorème) ou 2,3 (recommandation microscopie)

La résolution suit la convention choisie (Abbe, Rayleigh ou confocal). Le pas recommandé est la taille de pixel maximale.

Échantillonnage
finesse avec laquelle le capteur enregistre l'image optique. Il n’ajoute pas de résolution : il détermine ce qui en est conservé.
Sous-échantillonnage
le pixel est plus grand que le pas recommandé : des détails transmis par l'objectif sont perdus.
Suréchantillonnage
le pixel est bien plus petit que nécessaire : l'image est plus lourde, le photoblanchiment plus élevé, sans information supplémentaire.
Facteur 2 contre 2,3
2 est le minimum de Nyquist-Shannon pour des points d'échantillonnage idéaux. 2,3 est la recommandation courante en microscopie numérique : un pixel intègre la lumière sur sa surface, et les structures ont une orientation quelconque par rapport à la grille.
Domaine de validitéLe facteur retenu dépend de la modalité et du traitement d'image envisagé.

Le facteur retenu dépend de la modalité et du traitement d'image envisagé. Une déconvolution ultérieure justifie souvent un échantillonnage plus fin ; une acquisition limitée par le photoblanchiment peut justifier l'inverse. Les seuils affichés sont des conventions, chacune avec son origine.

Résolution et pas d’échantillonnageLa résolution ne dépend que de la longueur d'onde et de l'ouverture numérique ; le pas d'échantillonnage, que du capteur et du grossissement.

La résolution ne dépend que de la longueur d'onde et de l'ouverture numérique ; le pas d'échantillonnage, que du capteur et du grossissement. Le mot « Nyquist » désigne souvent les deux.