巧用Photoshop进行科学研究

作者: 阮一峰

日期: 2008年5月 6日

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巧用Photoshop进行科学研究

原文网址:Jacks of Science

译者:阮一峰

Photoshop CS3 Extended是一个强大的软件。你可以用它,让你的报名照变得漂亮一些,然后上传到社交网站上;你也可以将一个名人的脑袋,移植到一张裸体照片上。但是,你知道吗,Photoshop还可以用来完成很多图片测量工作?

用Photoshop处理图片非常简单和有趣。甚至有好几本书,教你如何用Photoshop进行法医研究

我最近在网站Lynda.com上读到两个教程,一个是《生物医学研究中的Photoshop应用》,另一个是《科研工作中的Photoshop》。后者一步步地教你,如何从一个组织样本中分析出蛋白质的表达式。但是,我想大多数读者应该对这种生物医学的课题,没有多大兴趣。所以,我决定把这种技巧,用到其他方面去。

在本文中,我会简单列出几个Photoshop测量工具的应用方法,它们非常有用。请注意,本教程假设,你已经掌握了一些基本知识,比如如何打开图片、如何使用层、以及如何选择图片的不同部分。

一、测量积木塔的斜度

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你用积木搭起了一座斜塔,你想比较一下,它是否斜得同著名的比萨斜塔一样。

1. 用Ruler Tool沿塔的斜边,画出一条直线。然后在窗口顶部的Options工具条上读出A值。

2. 另一种方法是,从Analysis下拉菜单中,选择Record Measurements,然后拉动滚动条,从Measurements Log读出角度。

比萨斜塔的斜度大约是86.03°,因此这个模型搭得不错!

二、测量月球的圆度值

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在Photoshop中,圆度值(Circularity)是这样定义的:它在数值上等于"4*Pi*面积/周长",这个值越接近1,就意味着形状越接近圆形。

用这个值可以做很多有趣的事情,比如你可以比一比,你和同学,谁的头更圆一些。

我测量了月亮在一个盈亏周期中的圆度值。

1. 使用Magic Wand选择背景区域。

2. 使用"Select > Inverse"进行反选,这样就可以得到月亮的形状。

3. 用与上例类似的方法,打开Analysis和Record Observations命令。

4. 在Measurement Log中记录Circularity的值。

有一种传说,狼人总是在月圆之夜变身。现在你只用Photoshop和数码相机,就可以知道那是一月中的哪一个夜晚了。

三、测量糖果数

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1. 使用Magic Wand工具,选择图片中的一粒绿色的糖果。

2. 从Select下拉菜单中,选择 Similar命令,将选区扩张到整张图片。你可能需要反复调整tolerance的数值。

3. 一旦选择完毕,打开"Analysis > Record Observations"菜单。

4. 观察Measurement Log中的Count值,你就会看到有多少粒绿色糖果被选中了。

我用上面的方法,得到的数字是70,然后我又手工数了一遍,一共是74粒。误差不算大。这种方法还可以用来数脸上的雀斑、天上的星星,以及其他颜色有明显区别的物体。

四、测量牙齿增白剂的效果

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市场上有一种叫做Crest Teeth Whitening的牙齿增白剂的产品,是一种含有过氧化氢的化合物,据说可以让你的牙齿变白。

我在网上搜来搜去,也用不到有用的评论。看来,客观地记录牙齿是否变白,并不是很容易的事情。但是如果有了photoshop,难事就会变容易。

1. 将你露齿一笑的照片,在Photoshop CS3 Extended中打开。

2. 用Rectangular Marquee在你想要比较的牙齿上,选择一个样本区。

3. 打开Analysis和Record Measurements菜单。

4. 在跳出窗口中,找到"Mean Gray Value"这一项,记录它的数值。

5. 当增白剂疗程结束后,重复1-4步。

"Mean Gray Value"这个值的取值范围是0到255之间,如果这个值变大了,那么你的牙齿就是真的变白了。

五、计算Kirsten Dunst的身高

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如果你看过电影《蜘蛛人》,那么你也许记得里面的女演员Kirsten Dunst。然后你又得到了一张她的照片,她手中的书是卡尔·萨根的"The Varieties of Scientific Experience"。你从亚马逊网上书店查到,该书的高度是9.2英寸。然后,你就可以计算Kirsten Dunst的身高了。

1. 打开Analysis菜单,选择"Set Measurement Scale > Custom"命令,然后就可以新建一套新的测量比例。

2. 在Measurement Scale对话框中,点击并拖曳Ruler tool工具,画出书的长度。

3. 将9.2英寸填入对话框中,点击OK。以后的所有测量都会参照这个比例尺。

4. 用一系列测量,得到Kirsten Dunst每一部分的高度,然后加总。

我最后得到的结果是67英寸,也就是65英尺7英寸。这比Chickipedia上记载的身高,略高了一点。

六、估算非洲有多少只鸡

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要想知道非洲鸡的数量,首先必须有一张鸡密度图。感谢上帝,从google里你就可以找到这样的图。你必须对这张图做一些预处理,这稍微有点麻烦。然后,Photoshop中的"Integrated Density"命令,可以完成接下来的事,这个命令的作用是得到选择区域中的平均灰度值。

预处理的步骤非常乏味,所以我只是简单说一下:

1. 建立一个选择区,包括所有非洲大陆和它的岛屿。

2. 将比例尺定为公里。

3. 将所有表示政区边界的颜色,都替换成与邻近区域相近的颜色。

4. 将整张图转为灰度状态。

做完这些麻烦的事情以后,确定你已经将非洲选择了出来,然后打开"Analysis > Record Measurements"菜单。你应该会看到许多内容,其中有一项会告诉你,选择区域的总面积是3011万平方公里,这很接近非洲3000万平方公里的实际面积。

然后,你使用"Integrated Density"命令,得到这个区域的平均灰度值是36.32。由于灰度值的最大值是255,所以你必须将36.32除以255,再乘以125。这是因为每平方公里最大的鸡数目是125。最后的结果是,非洲大陆每平方公里有18只鸡。

再乘以非洲大陆的面积,就得到非洲一共有5.42亿只鸡。每平方公里18只鸡,似乎有点太大了,毕竟非洲有很多地方都是沙漠,但是谁知道呢!

正如你所见,Photoshop是一个如此强大的工具,难怪它的售价高达1000美元!你还能想到用它来做什么有趣的测量工作?

(完)

留言(17条)

"我最后得到的结果是67英寸,也就是6英尺7英寸" 67英寸应该是5英尺7英寸。

引用ginger的发言:

"我最后得到的结果是67英寸,也就是6英尺7英寸" 67英寸应该是5英尺7英寸。

谢谢指出,已经改正了。

奇妙有趣的书啊

谢谢!

有意思,有意思!

很好 很强大

我转一下 没问题吧
帮你宣传下

学习了。

十分囧!

上升到科学的高度了!

呵,明天用coredraw试下看行不,后天用一把尺子和一支笔试试看行不。

以前用image plus professional
真还没用ps做。
长见识!

四、测量牙齿增白剂的效果

至少得保证两张照片光源和曝光一致
说成科学就吹牛了
玩而已

五、计算Kirsten Dunst的身高
这样量出来的结果误差很大,photoshop我没试,但我用autocad试了下,测完结果差别比较大,后来我才想到照片拍摄角度的问题,所量测的物品并不都在一个投影面上。
站在路中间拍一条道路,肯定是远处窄,近处宽的,实际路是一样宽的。

或者可以学学
solrex (http://blog.solrex.cn/)
http://books.solidot.org/article.pl?sid=08/02/23/0613256&from=rss

用 GIMP 作背景软件,改写此书,然后到处传扬 GIMP……

看来你的blog才发现自己的PHP才学到初级
郁闷~~~

“圆度值(Circularity)是这样定义的:它在数值上等于“4*Pi*面积/周长””

请问这是PS的哪个版本?为什么我的CS4计算后不是这样?

引用爱好者的发言:

“圆度值(Circularity)是这样定义的:它在数值上等于“4*Pi*面积/周长””

请问这是PS的哪个版本?为什么我的CS4计算后不是这样?

我的CS4也没有这个功能……还是英文正版的呢,难道只有CS3可以用?

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