23/10/10Wektu tundha & integrasi (TDI) minangka cara njupuk gambar sing dibangun ing prinsip pemindaian garis, ing ngendi seri gambar siji-dimensi dijupuk kanggo ngasilake gambar kanthi wektu gerakan sampel lan njupuk irisan gambar kanthi pemicu. Sanajan teknologi iki wis ana pirang-pirang dekade, biasane digandhengake karo aplikasi sensitivitas rendah, kayata pamriksa web.
Generasi kamera anyar wis nggabungake sensitivitas sCMOS kanthi kacepetan TDI kanggo nyedhiyakake panangkepan gambar kanthi kualitas sing padha kanggo pindai area nanging kanthi potensial kanggo pesenan sing luwih cepet. Iki katon utamane ing kahanan sing mbutuhake pencitraan conto gedhe ing kahanan sing kurang cahya. Ing cathetan teknis iki, kita njlentrehake cara kerja pemindaian TDI, lan mbandhingake wektu njupuk gambar karo teknik mindhai area gedhe, pencitraan kothak & jahitan sing padha.
Saka baris scanning kanggo TDI
Pencitraan pindai garis minangka teknik pencitraan sing nggunakake siji baris piksel (disebut kolom, utawa panggung) kanggo njupuk irisan gambar nalika sampel lagi obah. Nggunakake mekanisme pemicu listrik, siji 'irisan' gambar dijupuk nalika sampel ngliwati sensor. Kanthi nggedhekake tingkat pemicu kamera kanggo njupuk gambar kanthi gerakan sampel lan nggunakake pigura grabber kanggo njupuk gambar kasebut, padha bisa digabung kanggo mbangun maneh gambar kasebut.
TDI imaging dibangun ing prinsip iki njupuk gambar saka sampel, Nanging, nggunakake sawetara orane tumrap sekolah kanggo nambah nomer photoelectrons dijupuk. Nalika sampel ngliwati saben tahapan, informasi luwih akeh diklumpukake lan ditambahake menyang fotoelektron sing ana sing dijupuk dening tahapan sadurunge lan diacak ing proses sing padha karo piranti CCD. Nalika sampel ngliwati tahap pungkasan, fotoelektron sing diklumpukake dikirim menyang readout, lan sinyal terpadu ing jangkoan digunakake kanggo ngasilake irisan gambar. Ing Figure 1, njupuk gambar ing piranti karo limang kolom TDI (tataran) ditampilake.
Gambar 1: conto animasi njupuk gambar nggunakake teknologi TDI. Sampel (biru T) dilewati liwat piranti panangkepan gambar TDI (kolom 5 piksel, 5 tahapan TDI), lan fotoelektron dijupuk ing saben tahapan lan ditambahake ing tingkat sinyal. A readout ngowahi iki menyang gambar digital.
1a: Gambar (T biru) ditepungake ing panggung; T ing gerakan minangka ditampilake ing piranti.
1b: Nalika T ngliwati tataran kapisan, kamera TDI dipicu kanggo nampa fotoelektron sing dijupuk dening piksel nalika tekan tahap pisanan ing sensor TDI. Saben kolom duwe seri piksel sing njupuk fotoelektron kanthi individu.
1c: Fotoelektron sing dijupuk iki diacak menyang tahap kapindho, ing ngendi saben kolom nyurung level sinyal menyang tahap sabanjure.
1d: Ing wektu kanthi gerakan sampel jarak siji-piksel, fotoelektron kapindho dijupuk ing tataran loro, lan ditambahake menyang sing sadurunge dijupuk, nambah sinyal. Ing tataran 1, sakumpulan fotoelektron anyar dijupuk, cocog karo irisan gambar sabanjure.
1e: Proses njupuk gambar sing diterangake ing tahap 1d diulang nalika gambar liwat sensor. Iki nggawe sinyal saka fotoelektron saka tahapan. Sinyal kasebut dikirim menyang readout, sing ngowahi sinyal fotoelektron dadi readout digital.
1f: Wacan digital ditampilake minangka kolom gambar miturut kolom. Iki ngidini kanggo rekonstruksi digital saka gambar.
Amarga piranti TDI bisa ngirim fotoelektron bebarengan saka siji tahap menyang tahap sabanjure, lan njupuk fotoelektron anyar saka tahap pertama nalika sampel lagi obah, gambar kasebut bisa kanthi efektif tanpa wates ing jumlah baris sing dijupuk. Tarif pemicu, sing nemtokake kaping njupuk gambar (anjir 1a), bisa ing urutan atusan kHz.
Ing conto Gambar 2, slide mikroskop 29 x 17 mm dijupuk ing 10,1 detik nggunakake kamera TDI 5 μm piksel. Malah ing tingkat zoom sing signifikan, tingkat blur minimal. Iki nuduhake kemajuan gedhe ing generasi sadurunge teknologi iki.
Kanggo rincian luwih lengkap, Tabel 1 nuduhake wektu imaging wakil kanggo seri saka ukuran sampel umum ing 10, 20, lan 40 x zoom.
Gambar 2: Gambar saka sampel fluoresensi dijupuk nggunakake Tucsen 9kTDI. Eksposur 10 ms, wektu njupuk 10,1 s.
Tabel 1: Matriks wektu panangkepan saka macem-macem ukuran sampel (detik) nggunakake kamera Tucsen 9kTDI ing tahapan motorized seri Zaber MVR ing 10, 20, lan 40 x kanggo wektu cahya 1 & 10 ms.
Pencitraan scan area
Pencitraan pindai area ing kamera sCMOS kalebu njupuk gambar kabeh kanthi bebarengan nggunakake array piksel 2 dimensi. Saben piksel njupuk cahya, ngowahi dadi sinyal listrik kanggo proses langsung lan mbentuk gambar lengkap kanthi resolusi dhuwur lan kacepetan. Ukuran gambar sing bisa dijupuk ing cahya siji diatur dening ukuran piksel, magnification, lan jumlah piksel ing array, saben (1)
Kanggo array standar, lapangan tampilan diwenehi dening (2)
Ing kasus ngendi sampel gedhe banget kanggo lapangan tampilan kamera, gambar bisa dibangun kanthi misahake gambar menyang kothak gambar saka ukuran lapangan tampilan. Jupuk gambar kasebut ngetutake pola, ing ngendi panggung bakal pindhah menyang posisi ing kothak, panggung bakal mapan, banjur gambar bakal dijupuk. Ing kamera rana muter, ana wektu ngenteni tambahan nalika rana muter. Gambar kasebut bisa dijupuk kanthi mindhah posisi kamera lan disambungake. Gambar 3 nuduhake gambar gedhe saka sel manungsa ing mikroskop fluoresensi kawangun dening jahitan bebarengan 16 gambar cilik.
Gambar 3: Muter sel manungsa sing dijupuk dening kamera pindai area nggunakake pencitraan kothak & jahitan.
Umumé, ngrampungake luwih rinci bakal mbutuhake luwih akeh gambar sing bakal digawe lan digabung kanthi cara iki. Salah sawijining solusi kanggo iki yaiku nggunakake tenaga kerjamindhai kamera format gedhe, sing nduweni sensor gedhe kanthi jumlah piksel sing dhuwur, bebarengan karo optik khusus, supaya bisa dijupuk kanthi rinci.
Perbandingan antarane TDI lan area scanning (Tile & Stitch)
Kanggo mindhai sampel kanthi area gedhe, Tile & Stitch lan TDI minangka solusi sing cocog, nanging kanthi milih cara sing paling apik, bisa nyuda wektu sing dibutuhake kanggo mindhai sampel kanthi signifikan. Ngirit wektu iki digawe kanthi kemampuan pemindaian TDI kanggo njupuk sampel sing obah; mbusak wektu tundha sing ana gandhengane karo pengaturan panggung lan wektu rana muter sing ana gandhengane karo pencitraan kothak & jahitan.
Gambar 4 mbandhingake titik (ijo) lan gerakan (garis ireng) sing dibutuhake kanggo njupuk gambar sel manungsa ing kothak & jahitan (kiwa), lan TDI (tengen). Kanthi ngilangi kabutuhan kanggo mungkasi lan nyelarasake gambar ing pencitraan TDI, bisa nyuda wektu pencitraan kanthi signifikan, nyedhiyakake wektu cahya kurang <100 ms.
Tabel 2 nuduhake conto makarya mindhai antarane 9k TDI lan kamera sCMOS standar.
Gambar 4: Motif pemindaian saka panangkepan sel manungsa ing fluoresensi sing nuduhake kothak lan jahitan (kiwa) lan pencitraan TDI (tengen).
Tabel 2: Perbandingan scan area lan pencitraan TDI kanggo sampel 15 x 15 mm kanthi lensa objektif 10x lan wektu cahya 10 ms.
Nalika TDI nawakake potensial sing apik kanggo nambah kacepetan njupuk gambar, ana nuansa kanggo nggunakake teknologi iki. Kanggo kaping cahya dhuwur (> 100 ms), pinunjul saka wektu ilang kanggo pamindhahan lan netepake aspek scan area suda relatif kanggo wektu cahya. Ing kasus kasebut, kamera pindai area bisa uga nyuda wektu pindai dibandhingake karo pencitraan TDI. Kanggo ndeleng apa teknologi TDI bisa menehi keuntungan saka persiyapan saiki,hubungi kitakanggo kalkulator comparison.
Aplikasi liyane
Akeh pitakonan riset mbutuhake informasi luwih akeh tinimbang gambar siji, kayata akuisisi gambar multichannel utawa multifokus.
Pencitraan multichannel ing kamera pindai area kalebu njupuk gambar kanthi nggunakake pirang-pirang dawa gelombang bebarengan. Saluran iki biasane cocog karo dawa gelombang cahya sing beda, kayata abang, ijo, lan biru. Saben saluran njupuk dawa gelombang tartamtu utawa informasi spektral saka pemandangan. Kamera banjur nggabungake saluran kasebut kanggo ngasilake gambar kanthi warna utawa multispektral, nyedhiyakake tampilan sing luwih lengkap babagan pemandangan kanthi rincian spektral sing béda. Ing kamera pindai area, iki digayuh kanthi eksposur diskret, nanging kanthi pencitraan TDI, pamisah bisa digunakake kanggo misahake sensor dadi pirang-pirang bagean. Pisah sensor 9kTDI (45 mm) dadi sensor 3 x 15.0 mm bakal luwih gedhe tinimbang sensor standar (jembar piksel 6,5 µm, 2048 piksel) ambane 13,3 mm. Kajaba iku, amarga TDI mung mbutuhake katerangan ing bagean sampel sing digambar, pindai bisa didadekake luwih cepet.
Wilayah liyane sing bisa kedadeyan yaiku ing pencitraan multi-fokus. Pencitraan multifokus ing kamera pindai area kalebu njupuk macem-macem gambar ing jarak fokus sing beda-beda lan nyampur kanggo nggawe gambar gabungan kanthi kabeh pemandangan ing fokus sing cetha. Iki alamat macem-macem jarak ing pemandangan kanthi nganalisa lan nggabungake wilayah fokus saka saben gambar, ngasilake perwakilan gambar sing luwih rinci. Maneh, kanthi nggunakake apamisahkanggo pemisahan sensor TDI dadi loro (22,5 mm), utawa telung (15,0 mm) bêsik, iku bisa kanggo ndarbeni gambar multifokus luwih cepet tinimbang area scan padha. Kanggo multifokus urutan sing luwih dhuwur (tumpukan z 6 utawa luwih) Nanging, pindai area bisa dadi teknik pencitraan sing paling cepet.
Kesimpulan
Cathetan teknis iki njlentrehake bedane antarane mindhai area lan teknologi TDI kanggo mindhai area gedhe. Kanthi nggabungake pemindaian garis lan sensitivitas sCMOS, TDI entuk pencitraan kanthi cepet lan berkualitas tinggi tanpa gangguan, ngluwihi metode pindai area tradisional kaya kothak & jahitan. Nemtokake kaluwihan nggunakake kalkulator online kita, nimbang macem-macem asumsi sing digarisake ing dokumen iki. TDI minangka alat sing kuat kanggo pencitraan sing efisien kanthi potensial gedhe kanggo nyuda wektu pencitraan ing teknik pencitraan standar lan maju.Yen sampeyan pengin ndeleng apa kamera TDI utawa kamera pindai area bisa cocog karo aplikasi sampeyan lan nambah wektu njupuk, hubungi kita dina iki.
