25/08/12Ged a tha camarathan dathte a’ faighinn làmh an uachdair air margaidh camarathan luchd-cleachdaidh, tha camarathan monochrome nas cumanta ann an ìomhaighean saidheansail.
Chan eil mothachairean camara comasach air dath, no tonn-fhaid, an t-solais a chruinnicheas iad a lorg. Feumaidh grunn cho-rèiteachaidhean a bhith ann an cugallachd agus samplachadh fànais gus ìomhaigh dathte fhaighinn. Ach, ann am mòran thagraidhean ìomhaighean, leithid paiteòlas, histology no sgrùdadh gnìomhachais, tha fiosrachadh dath riatanach, agus mar sin tha camarathan saidheansail dathte fhathast cumanta.
Tha an t-artaigil seo a’ sgrùdadh dè a th’ ann an camarathan saidheansail dathte, mar a bhios iad ag obair, na neartan agus na crìochan aca, agus càite a bheil iad a’ dèanamh nas fheàrr na an co-aoisean monochrome ann an tagraidhean saidheansail.
Dè a th’ ann an camarathan saidheansail dathte?
’S e inneal ìomhaighean sònraichte a th’ ann an camara saidheansail dathte a ghlacas fiosrachadh dath RGB le fìor dhìlseachd, mionaideachd agus cunbhalachd. Eu-coltach ri camarathan dathte ìre luchd-cleachdaidh a bheir prìomhachas do tharraingeachd lèirsinneach, tha camarathan dathte saidheansail air an innleachadh airson ìomhaighean cainneachdail far a bheil cruinneas dath, loidhneachd mothachaidh, agus raon fiùghantach deatamach.
Tha na camarathan seo air an cleachdadh gu farsaing ann an tagraidhean leithid microscopaidh raon soilleir, histology, mion-sgrùdadh stuthan, agus gnìomhan lèirsinn innealan far a bheil mìneachadh lèirsinneach no seòrsachadh stèidhichte air dath riatanach. Tha a’ mhòr-chuid de chamarathan saidheansail dath stèidhichte air mothachairean CMOS no sCMOS, air an dealbhadh gus coinneachadh ri iarrtasan teann rannsachadh saidheansail agus gnìomhachais.
Airson sùil dhomhainn air diofar shiostaman ìomhaighean, rannsaich an taghadh againn de shiostaman àrd-choileanaidh.camara saidheansailmodailean air an togail airson tagraidhean proifeasanta.
A’ coileanadh dath: Criathrag Bayer
Mar as trice, bithear a’ lorg dathan ann an camarathan leis na h-aon dhòighean ri ath-riochdachadh dathan air sgrùdairean is scrionaichean: tro bhith a’ measgachadh piogsail dearga, uaine is gorma faisg air làimh gu bhith nan ‘superpixels’ làn-dathte. Nuair a bhios na seanalan R, G agus B uile aig an luach as àirde, chithear piogsail geal.
Leis nach urrainn do chamarathan silicon tonn-fhaid nam fotonan a tha a’ tighinn a-steach a lorg, feumar gach seanail tonn-fhaid R, G no B a sgaradh tro shìoladh.
Ann am piogsail dearga, thèid criathrag fa leth a chur thairis air a’ phiogsail gus na tonn-fhaid uile a bhacadh ach an fheadhainn anns a’ phàirt dhearg den speactram, agus san aon dòigh airson gorm is uaine. Ach, gus leacan ceàrnagach fhaighinn ann an dà thomhas a dh’aindeoin trì seanalan dath a bhith ann, thèid superpiogsail a chruthachadh bho aon phiogsail dhearg, aon ghorm agus dà uaine, mar a chithear san fhigear.
Cruth sìoltachain Bayer airson camarathan dathte
NOTACruth nan sìoltachain dath air an cur ri piogsail fa leth airson camarathan dathte a’ cleachdadh cruth sìoltachain Bayer, a’ cleachdadh aonadan ceàrnagach 4-piogsail ath-aithrisichte de piogsail Uaine, Dearga, Gorma, Uaine. Faodaidh òrdugh taobh a-staigh an aonaid 4-piogsail a bhith eadar-dhealaichte.
Tha prìomhachas air piogsail uaine leis gu bheil a’ mhòr-chuid de stòran solais (bhon ghrèin gu LEDs geala) a’ taisbeanadh an dian as àirde anns a’ phàirt uaine den speactram, agus leis gu bheil lorgairean solais (bho luchd-mothachaidh camara stèidhichte air silicon gu ar sùilean) mar as trice a’ ruighinn an ìre as àirde de chugallachd anns an uaine.
Nuair a thig e gu mion-sgrùdadh agus taisbeanadh ìomhaighean, ge-tà, mar as trice chan eil ìomhaighean air an lìbhrigeadh don neach-cleachdaidh le piogsail agus gach fear dhiubh a’ taisbeanadh an luach R, G no B a-mhàin. Tha luach RGB 3-sianal air a chruthachadh airson gach piogsail den chamara, tro bhith ag eadar-chur luachan piogsail faisg air làimh, ann am pròiseas ris an canar ‘debayering’.
Mar eisimpleir, cruthaichidh gach piogsail dearg luach uaine, an dàrna cuid bho chuibheasachd nan ceithir piogsail uaine faisg air làimh, no tro algairim eile, agus san aon dòigh airson nan ceithir piogsail ghorm faisg air làimh.
Buannachdan agus Eas-bhuannachdan Dath
Buannachdan
● Chì thu e ann an dath! Bidh dath a’ toirt seachad fiosrachadh luachmhor a neartaicheas mìneachadh daonna, gu h-àraidh nuair a thathar a’ dèanamh anailis air sampallan bith-eòlasach no stuthan.
● Mòran nas fhasa dealbhan dathte RGB a ghlacadh an taca ri dealbhan sreathmhor R, G, agus B a thogail le camara monochrome
Eas-bhuannachdan
● Tha cugallachd chamarathan dathte air a lùghdachadh gu mòr an taca ri camarathan monochrome co-ionann, a rèir an tonn-fhaid. Anns a’ phàirt dhearg is ghorm den speactram, leis nach eil ach aon às gach ceithir sìoltachain piogsail a’ dol seachad air na tonnan-fhaid sin, chan eil cruinneachadh solais ach 25% nas motha na camara monochrome co-ionann anns na tonnan-fhaid sin. Ann an uaine, tha am bàillidh 50%. A bharrachd air an sin, chan eil sìoltachan foirfe: bidh an tar-chur as àirde nas lugha na 100%, agus is dòcha gu bheil e mòran nas ìsle a rèir an tonn-fhaid cheart.
● Tha rùn mion-fhiosrachaidh air a dhèanamh nas miosa cuideachd, leis gu bheil na h-ìrean samplachaidh air an lughdachadh leis na h-aon nithean sin (gu 25% airson R, B agus gu 50% airson G). A thaobh piogsail dearga, le dìreach 1 ann an 4 piogsail a’ glacadh solas dearg, tha meud èifeachdach a’ phiogsail airson rùn obrachadh a-mach 2x nas motha anns gach tomhas.
● Bidh criathrag infridhearg (IR) an sàs ann an camarathan dathte cuideachd. Tha seo air sgàth comas camarathan silicon cuid de thonnan-fada IR a lorg nach fhaic sùil an duine, bho 700nm gu timcheall air 1100nm. Mura biodh an solas IR seo air a shìoladh a-mach, bheireadh e buaidh air a’ chothromachadh geal, agus mar thoradh air sin bhiodh ath-riochdachadh dath neo-mhearachdach ann, agus cha bhiodh an ìomhaigh a chaidh a chruthachadh a rèir na chithear leis an t-sùil. Mar sin, feumar an solas IR seo a shìoladh a-mach, a’ ciallachadh nach gabh camarathan dathte a chleachdadh airson tagraidhean ìomhaighean, a bhios a’ cleachdadh nan tonn-fada sin.
Ciamar a tha camarathan dathte ag obair?
Eisimpleir de lùb èifeachdais cuantamach camara dathte àbhaisteach
NOTA: Eisimeileachd tonn-fhaid èifeachdais cuantamach air a shealltainn air leth airson piogsail le criathrag dearg, gorm is uaine. Tha èifeachdas cuantamach an aon sensor às aonais criathragan dath air a shealltainn cuideachd. Tha cur-ris criathragan dath a’ lughdachadh èifeachdas cuantamach gu mòr.
Is e cridhe camara dathte saidheansail an sensor ìomhaigh aige, mar as trice…Camara CMOS or camara sCMOS(CMOS saidheansail), uidheamaichte le criathrag Bayer. Tha grunn cheumannan cudromach anns an t-sruth-obrach bho ghlacadh foton gu toradh ìomhaigh:
1. Lorgaireachd foton: Bidh solas a’ dol a-steach don lionsa agus a’ bualadh air an sensor. Tha gach piogsail mothachail air tonn-fhaid sònraichte stèidhichte air an criathrag dath a tha e a’ giùlan.
2. Tionndadh Cosgais: Bidh fotonan a’ gineadh cosgais dealain anns a’ fotodiode fo gach piogsail.
3. Leughadh is Meudachadh: Thèid cosgaisean a thionndadh gu bholtaids, an leughadh a-mach sreath air sreath, agus an digiteachadh le tionndairean analogach-gu-didseatach.
4. Ath-thogail Dhathan: Bidh pròiseasar air bòrd a’ chamara no bathar-bog taobh a-muigh ag eadar-chur an ìomhaigh làn-dath bhon dàta sìolaichte le bhith a’ cleachdadh algairidhean demosaicing.
5. Ceartachadh Ìomhaigh: Bithear a’ cur ceumannan iar-phròiseasaidh an sàs leithid ceartachadh raon-rèidh, cothromachadh geal, agus lughdachadh fuaim gus dèanamh cinnteach à toradh ceart, earbsach.
Tha coileanadh camara dathte an urra gu mòr air teicneòlas a mothachaidh. Bidh mothachairean camara CMOS an latha an-diugh a’ tabhann ìrean frèam luath agus fuaim ìosal, agus tha mothachairean sCMOS air an leasachadh airson cugallachd solais ìosal agus raon fiùghantach farsaing, rud a tha deatamach airson obair saidheansail. Tha na bunaitean sin a’ cur an stèidh airson coimeas a dhèanamh eadar camarathan dathte agus monochrome.
Camaraichean Dathte an aghaidh Camaraichean Monochrome: Prìomh Eadar-dhealachaidhean
Coimeas eadar ìomhaighean camara dathte agus monochrome airson obair ann an solas ìosal
NOTAÌomhaigh fhluaraiseach le sgaoileadh tonn-fhaid dearg air a lorg le camara dathte (clì) agus camara monochrome (deas), le sònrachaidhean camara eile mar a tha iad. Tha an ìomhaigh dathte a’ sealltainn co-mheas comharra-gu-fuaim agus rùn gu math nas ìsle.
Ged a tha mòran phàirtean cumanta aig camarathan dathte is monochrome, tha eadar-dhealachaidhean mòra annta ann an coileanadh agus cùisean cleachdaidh. Seo coimeas luath:
| Feart | Camara Dathte | Camara aon-dathach |
| Seòrsa mothachaidh | CMOS/sCMOS air a shìoladh le Bayer | CMOS/sCMOS gun sìoladh |
| Mothachaidh Solais | Nas ìsle (air sgàth sìoltachain dath a’ bacadh solas) | Nas àirde (gun solas air chall do na sìoltachain) |
| Fuasgladh Spàsail | Rùn èifeachdach nas ìsle (dì-mhòsaigeachadh) | Rùn làn dhùthchasach |
| Tagraidhean air leth freagarrach | Miocroscopaidh raon soilleir, histology, sgrùdadh stuthan | Fluorescence, ìomhaighean ìosal-sholais, tomhais àrd-chruinneas |
| Dàta Dath | A’ glacadh làn fhiosrachadh RGB | A’ glacadh liath-sgèile a-mhàin |
Ann an ùine ghoirid, is fheàrr camarathan dathte nuair a tha dath cudromach airson mìneachadh no mion-sgrùdadh, agus tha camarathan monochrome air leth freagarrach airson cugallachd agus mionaideachd.
Far a bheil Camaraichean Dathte a’ Sàr-mhathas ann an Cleachdaidhean Saidheansail
A dh’aindeoin an cuingealachaidhean, bidh camarathan dathte a’ dèanamh nas fheàrr ann am mòran raointean sònraichte far a bheil eadar-dhealachadh dath deatamach. Seo beagan eisimpleirean de far a bheil iad a’ soirbheachadh:
Saidheansan Beatha agus Mìcrosgopaidh
Bithear a’ cleachdadh camarathan dathte gu cumanta ann am maicreasgopaidh raon soilleir, gu h-àraidh ann an anailis histologach. Bidh dòighean dathaidh leithid H&E no dathaidh Gram a’ toirt a-mach eadar-dhealachadh stèidhichte air dath nach gabh a mhìneachadh ach le ìomhaighean RGB. Bidh deuchainn-lannan foghlaim agus roinnean paiteòlais cuideachd an urra ri camarathan dathte gus ìomhaighean reusanta de shampaill bhitheòlasach a ghlacadh airson teagasg no cleachdadh breithneachaidh.
Saidheans Stuthan agus Mion-sgrùdadh Uachdar
Ann an rannsachadh stuthan, tha ìomhaighean dathte luachmhor airson creimeadh, oxidation, còtaichean, agus crìochan stuthan a chomharrachadh. Bidh camarathan dathte a’ cuideachadh le bhith a’ lorg atharrachaidhean beaga ann an crìochnachadh uachdar no lochdan a dh’ fhaodadh ìomhaighean monochrome a chall. Mar eisimpleir, bidh feum air riochdachadh dath ceart gu tric airson measadh a dhèanamh air stuthan co-dhèanta no bùird chuairteachaidh clò-bhuailte.
Lèirsinn Innealan agus Fèin-ghluasad
Ann an siostaman sgrùdaidh fèin-ghluasadach, thathas a’ cleachdadh camarathan dathte airson nithean a sheòrsachadh, lorg lochdan, agus dearbhadh bileagan. Leigidh iad le algairim lèirsinn innealan pàirtean no toraidhean a sheòrsachadh stèidhichte air comharran dath, a’ neartachadh cruinneas fèin-ghluasaid ann an saothrachadh.
Foghlam, Sgrìobhainnean, agus Ruigsinneachd
Bidh feum aig ionadan saidheansail gu tric air ìomhaighean dathte àrd-inbhe airson foillseachaidhean, tagraidhean tabhartais, agus obair-ruigsinn. Bidh ìomhaigh dathte a’ toirt seachad riochdachadh nas intuitive agus nas tarraingiche de dhàta saidheansail, gu h-àraidh airson conaltradh eadar-chuspaireil no conaltradh poblach.
Beachdan Deireannach
Tha camarathan saidheansail dathte a’ cluich pàirt riatanach ann an sruthan-obrach ìomhaighean an latha an-diugh far a bheil eadar-dhealachadh dath cudromach. Ged nach bi iad co-ionnan ri camarathan monochrome ann an cugallachd no rùn amh, tha an comas aca ìomhaighean nàdarra, mìneachail a lìbhrigeadh gan dèanamh riatanach ann an raointean bho shaidheansan beatha gu sgrùdadh gnìomhachais.
Nuair a tha thu a’ taghadh eadar dath agus monochrome, smaoinich air na h-amasan ìomhaighean agad. Ma tha feum aig an tagradh agad air coileanadh ann an solas ìosal, cugallachd àrd, no lorg fluorescence, is dòcha gur e camara saidheansail monochrome an roghainn as fheàrr dhut. Ach airson ìomhaighean raon soilleir, mion-sgrùdadh stuthan, no gnìomh sam bith anns a bheil fiosrachadh le còd dath, is dòcha gur e fuasgladh dathte an roghainn as fheàrr.
Gus siostaman ìomhaighean dathte adhartach a sgrùdadh airson rannsachadh saidheansail, thoir sùil air an làn raon againn de chamarathan CMOS àrd-choileanaidh agus modalan sCMOS a tha freagarrach do na feumalachdan agad.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Gach còir glèidhte. Nuair a bhios tu a’ toirt iomradh, feuch an cuir thu an stòr an cèill:www.tucsen.com
