២៣/១០/១០ការពន្យាពេល និងការធ្វើសមាហរណកម្ម (TDI) គឺជាវិធីសាស្រ្តនៃការចាប់យករូបភាពដែលបានបង្កើតឡើងនៅលើគោលការណ៍នៃការស្កែនបន្ទាត់ ដែលស៊េរីនៃរូបភាពមួយវិមាត្រត្រូវបានចាប់យកដើម្បីបង្កើតរូបភាពដោយកំណត់ពេលវេលានៃចលនាគំរូ និងការចាប់យកផ្នែករូបភាពដោយការកេះ។ ទោះបីជាបច្ចេកវិទ្យានេះមានរយៈពេលជាច្រើនទសវត្សរ៍មកហើយក៏ដោយ វាត្រូវបានភ្ជាប់ជាធម្មតាជាមួយនឹងកម្មវិធីដែលមានភាពរសើបទាប ដូចជាការត្រួតពិនិត្យគេហទំព័រជាដើម។
កាមេរ៉ាជំនាន់ថ្មីបានរួមបញ្ចូលគ្នានូវភាពប្រែប្រួលនៃ sCMOS ជាមួយនឹងល្បឿននៃ TDI ដើម្បីផ្តល់នូវការចាប់យករូបភាពក្នុងគុណភាពស្មើៗគ្នាទៅនឹងការស្កែនផ្ទៃ ប៉ុន្តែជាមួយនឹងសក្ដានុពលសម្រាប់ការបញ្ជាទិញនៃទំហំកាន់តែលឿន។ នេះបង្ហាញឱ្យឃើញជាពិសេសនៅក្នុងស្ថានភាពដែលការថតរូបភាពនៃសំណាកធំៗក្នុងលក្ខខណ្ឌពន្លឺតិចត្រូវបានទាមទារ។ នៅក្នុងកំណត់សម្គាល់បច្ចេកទេសនេះ យើងគូសបញ្ជាក់ពីរបៀបដែលការស្កេន TDI ដំណើរការ ហើយប្រៀបធៀបពេលវេលាចាប់យករូបភាពទៅនឹងបច្ចេកទេសស្កេនផ្ទៃធំដែលអាចប្រៀបធៀបបាន ការថតរូបភាពក្បឿង និងស្នាមដេរ។
ពីការស្កេនបន្ទាត់ទៅ TDI
ការស្កេនបន្ទាត់គឺជាបច្ចេកទេសរូបភាពដែលប្រើបន្ទាត់តែមួយនៃភីកសែល (ហៅថាជួរឈរ ឬដំណាក់កាល) ដើម្បីចាប់យករូបភាពមួយចំណែកខណៈពេលដែលគំរូមួយកំពុងមានចលនា។ ដោយប្រើយន្តការកេះអគ្គិសនី បំណែកនៃរូបភាពមួយត្រូវបានថតនៅពេលដែលគំរូឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា។ តាមរយៈការធ្វើមាត្រដ្ឋានអត្រាកេះកាមេរ៉ាដើម្បីចាប់យករូបភាពជាជំហានៗជាមួយនឹងចលនាគំរូ និងដោយប្រើឧបករណ៍ចាប់ស៊ុមដើម្បីចាប់យករូបភាពទាំងនេះ ពួកវាអាចត្រូវបានដេរភ្ជាប់គ្នាដើម្បីបង្កើតរូបភាពឡើងវិញ។
ការថតរូបភាព TDI បង្កើតនៅលើគោលការណ៍នៃការចាប់យករូបភាពនៃគំរូមួយ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រើដំណាក់កាលជាច្រើនដើម្បីបង្កើនចំនួន photoelectrons ដែលចាប់យក។ នៅពេលដែលគំរូឆ្លងកាត់ដំណាក់កាលនីមួយៗ ព័ត៌មានបន្ថែមត្រូវបានប្រមូល និងបញ្ចូលទៅក្នុង photoelectrons ដែលមានស្រាប់ដែលត្រូវបានចាប់យកដោយដំណាក់កាលមុន ហើយត្រូវបានសាប់ក្នុងដំណើរការស្រដៀងគ្នាទៅនឹងឧបករណ៍ CCD។ នៅពេលដែលគំរូឆ្លងកាត់ដំណាក់កាលចុងក្រោយ អេឡិចត្រុងដែលប្រមូលបានត្រូវបានផ្ញើទៅការអាន ហើយសញ្ញារួមបញ្ចូលគ្នានៅទូទាំងជួរត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតផ្នែករូបភាព។ នៅក្នុងរូបភាពទី 1 ការចាប់យករូបភាពនៅលើឧបករណ៍ដែលមានជួរឈរ TDI ចំនួនប្រាំ (ដំណាក់កាល) ត្រូវបានបង្ហាញ។
រូបភាពទី 1៖ ឧទាហរណ៍ចលនានៃការចាប់យករូបភាពដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យា TDI ។ គំរូមួយ (ពណ៌ខៀវ T) ត្រូវបានឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ចាប់យករូបភាព TDI (ជួរឈរ 5 ភីកសែល ដំណាក់កាល 5 TDI) ហើយ រូបថតអេឡិចត្រុងត្រូវបានចាប់យកក្នុងដំណាក់កាលនីមួយៗ ហើយបន្ថែមទៅកម្រិតសញ្ញា។ ការអានការបំប្លែងវាទៅជារូបភាពឌីជីថល។
1a: រូបភាព (T ពណ៌ខៀវ) ត្រូវបានណែនាំទៅឆាក។ T មានចលនាដូចដែលបានបង្ហាញនៅលើឧបករណ៍។
1b: នៅពេលដែល T ឆ្លងកាត់ដំណាក់កាលដំបូង កាមេរ៉ា TDI ត្រូវបានកេះឱ្យទទួលយក photoelectrons ដែលត្រូវបានចាប់យកដោយ pixels នៅពេលដែលពួកគេបានឈានដល់ដំណាក់កាលដំបូងនៅលើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា TDI ។ ជួរនីមួយៗមានស៊េរីភីកសែលដែលចាប់យក photoelectrons ជាលក្ខណៈបុគ្គល។
1c: photoelectrons ដែលចាប់យកទាំងនេះត្រូវបានសាប់ទៅដំណាក់កាលទីពីរ ដែលជួរឈរនីមួយៗរុញកម្រិតសញ្ញារបស់វាទៅដំណាក់កាលបន្ទាប់។
1d: នៅក្នុងពេលវេលាជាមួយនឹងចលនានៃចម្ងាយគំរូមួយភីកសែល សំណុំទីពីរនៃ photoelectrons ត្រូវបានចាប់យកនៅលើដំណាក់កាលទី 2 ហើយបន្ថែមទៅអ្នកដែលចាប់យកពីមុន បង្កើនសញ្ញា។ នៅក្នុងដំណាក់កាលទី 1 សំណុំថ្មីនៃ photoelectrons ត្រូវបានចាប់យក ដែលត្រូវគ្នាទៅនឹងផ្នែកបន្ទាប់នៃការចាប់យករូបភាព។
1e៖ ដំណើរការចាប់យករូបភាពដែលបានពិពណ៌នានៅក្នុងដំណាក់កាលទី 1d ត្រូវបានធ្វើម្តងទៀតនៅពេលដែលរូបភាពផ្លាស់ទីឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា។ នេះបង្កើតសញ្ញាពី photoelectrons ពីដំណាក់កាល។ សញ្ញាត្រូវបានបញ្ជូនចូលទៅក្នុង readout ដែលបំលែងសញ្ញា photoelectron ទៅជា digital readout។
1f: ការអានឌីជីថលត្រូវបានបង្ហាញជាជួរឈររូបភាពតាមជួរឈរ។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យបង្កើតឡើងវិញនូវរូបភាពឌីជីថល។
ដោយសារឧបករណ៍ TDI មានសមត្ថភាពឆ្លងកាត់ photoelectrons ក្នុងពេលដំណាលគ្នាពីដំណាក់កាលមួយទៅដំណាក់កាលមួយ ហើយចាប់យក photoelectrons ថ្មីពីដំណាក់កាលដំបូង ខណៈដែលគំរូកំពុងមានចលនា រូបភាពអាចមានប្រសិទ្ធភាពគ្មានដែនកំណត់ក្នុងចំនួនជួរដេកដែលបានថត។ អត្រាកេះដែលកំណត់ចំនួនដងនៃការចាប់យករូបភាព (រូបភាពទី 1a) កើតឡើងអាចស្ថិតនៅលើលំដាប់រាប់រយ kHz ។
ក្នុងឧទាហរណ៍នៃរូបភាពទី 2 ស្លាយមីក្រូទស្សន៍ទំហំ 29 x 17 មីលីម៉ែត្រត្រូវបានថតក្នុងរយៈពេល 10.1 វិនាទីដោយប្រើកាមេរ៉ា 5 µm pixel TDI ។ សូម្បីតែនៅកម្រិតពង្រីកយ៉ាងសំខាន់ កម្រិតព្រិលគឺតិចបំផុត។ នេះតំណាងឱ្យការរីកចម្រើនយ៉ាងធំធេងលើជំនាន់មុននៃបច្ចេកវិទ្យានេះ។
សម្រាប់ព័ត៌មានលម្អិត តារាងទី 1 បង្ហាញពេលវេលារូបភាពតំណាងសម្រាប់ស៊េរីនៃទំហំគំរូទូទៅនៅ 10, 20 និង 40 x ពង្រីក។
រូបភាពទី 2៖ រូបភាពនៃគំរូ fluorescent ដែលថតបានដោយប្រើ Tucsen 9kTDI ។ កម្រិតពន្លឺ 10 ms ពេលវេលាចាប់យក 10.1 វិ។
តារាងទី 1៖ ម៉ាទ្រីសនៃពេលវេលាចាប់យកនៃទំហំគំរូខុសៗគ្នា (វិនាទី) ដោយប្រើកាមេរ៉ា Tucsen 9kTDI នៅលើដំណាក់កាលម៉ូទ័រស៊េរី Zaber MVR នៅ 10, 20, និង 40 x សម្រាប់ពេលវេលាប៉ះពាល់ 1 & 10 ms ។
រូបភាពស្កេនតំបន់
រូបភាពស្កែនតំបន់នៅក្នុងកាមេរ៉ា sCMOS ពាក់ព័ន្ធនឹងការចាប់យករូបភាពទាំងមូលក្នុងពេលដំណាលគ្នាដោយប្រើអារេ 2 វិមាត្រនៃភីកសែល។ ភីកសែលនីមួយៗចាប់យកពន្លឺ ដោយបំប្លែងវាទៅជាសញ្ញាអគ្គិសនីសម្រាប់ដំណើរការភ្លាមៗ និងបង្កើតរូបភាពពេញលេញជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញ និងល្បឿនខ្ពស់។ ទំហំនៃរូបភាពដែលអាចថតបានក្នុងកម្រិតបង្ហាញតែមួយត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយទំហំភីកសែល ការពង្រីក និងចំនួនភីកសែលក្នុងអារេមួយ (១)
សម្រាប់អារេស្តង់ដារ វាលនៃទិដ្ឋភាពត្រូវបានផ្តល់ដោយ (2)
ក្នុងករណីដែលគំរូមួយធំពេកសម្រាប់វាលនៃទិដ្ឋភាពនៃកាមេរ៉ា រូបភាពអាចត្រូវបានសាងសង់ដោយបំបែករូបភាពទៅជាក្រឡានៃរូបភាពនៃទំហំនៃទិដ្ឋភាព។ ការចាប់យករូបភាពទាំងនេះធ្វើតាមលំនាំដែលដំណាក់កាលនឹងផ្លាស់ទីទៅទីតាំងមួយនៅលើក្រឡាចត្រង្គ ដំណាក់កាលនឹងដោះស្រាយ ហើយបន្ទាប់មករូបភាពនឹងចាប់យក។ នៅក្នុងម៉ាស៊ីនថតរំកិល មានពេលរង់ចាំបន្ថែម ខណៈពេលដែលម៉ាស៊ីនថតវិលវិល។ រូបភាពទាំងនេះអាចថតបានដោយផ្លាស់ទីទីតាំងកាមេរ៉ា ហើយភ្ជាប់ពួកវាជាមួយគ្នា។ រូបភាពទី 3 បង្ហាញពីរូបភាពដ៏ធំនៃកោសិកាមនុស្សនៅក្រោមមីក្រូទស្សន៍ fluorescence ដែលបង្កើតឡើងដោយការភ្ជាប់រូបភាពតូចៗចំនួន 16 ជាមួយគ្នា។
រូបភាពទី 3៖ ស្លាយនៃកោសិកាមនុស្សដែលត្រូវបានថតដោយកាមេរ៉ាស្កែនផ្ទៃដោយប្រើរូបភាពក្បឿង និងស្នាមដេរ។
ជាទូទៅ ការដោះស្រាយលម្អិតកាន់តែច្រើននឹងតម្រូវឱ្យបង្កើតរូបភាពបន្ថែមទៀត និងភ្ជាប់ជាមួយគ្នាតាមរបៀបនេះ។ ដំណោះស្រាយមួយចំពោះបញ្ហានេះគឺការប្រើប្រាស់ការស្កេនកាមេរ៉ាទ្រង់ទ្រាយធំដែលមានឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាធំដែលមានចំនួនភីកសែលខ្ពស់ រួមជាមួយនឹងអុបទិកឯកទេស ដែលអនុញ្ញាតឱ្យចាប់យកព័ត៌មានលម្អិតកាន់តែច្រើន។
ការប្រៀបធៀបរវាង TDI និងការស្កែនផ្ទៃ (Tile & Stitch)
សម្រាប់ការស្កេនផ្ទៃធំ ទាំងការស្កេន Tile & Stitch និងការស្កេន TDI គឺជាដំណោះស្រាយដ៏សមស្រប ប៉ុន្តែដោយជ្រើសរើសវិធីសាស្ត្រដ៏ល្អបំផុត វាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីកាត់បន្ថយពេលវេលាដែលត្រូវការដើម្បីស្កេនគំរូយ៉ាងខ្លាំង។ ការសន្សំពេលវេលានេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយសមត្ថភាពនៃការស្កេន TDI ដើម្បីចាប់យកគំរូផ្លាស់ទី។ ការដកការពន្យាពេលដែលទាក់ទងនឹងការដោះស្រាយដំណាក់កាល និងពេលវេលាបិទជិតដែលភ្ជាប់ជាមួយនឹងរូបភាពក្បឿង និងស្នាមដេរ។
រូបភាពទី 4 ប្រៀបធៀបការឈប់ (ពណ៌បៃតង) និងចលនា (បន្ទាត់ខ្មៅ) ដែលត្រូវការដើម្បីចាប់យករូបភាពនៃកោសិកាមនុស្សនៅក្នុងក្រឡាក្បឿង និងស្នាមដេរ (ឆ្វេង) និងការស្កេន TDI (ស្តាំ) ។ ដោយការដកចេញនូវតម្រូវការដើម្បីបញ្ឈប់ និងតម្រឹមរូបភាពឡើងវិញនៅក្នុងរូបភាព TDI វាអាចកាត់បន្ថយពេលវេលានៃការថតរូបភាពបានយ៉ាងច្រើន ដោយផ្តល់នូវពេលវេលានៃការប៉ះពាល់គឺទាប <100 ms ។
តារាងទី 2 បង្ហាញឧទាហរណ៍ដែលធ្វើការស្កែនរវាង 9k TDI និងកាមេរ៉ា sCMOS ស្តង់ដារ។
រូបភាពទី 4៖ គំនូរស្កែននៃការចាប់យកកោសិកាមនុស្សនៅក្រោមពន្លឺដែលបង្ហាញពីក្បឿង និងស្នាមដេរ (ខាងឆ្វេង) និងរូបភាព TDI (ស្តាំ)។
តារាងទី 2៖ ការប្រៀបធៀបការស្កែនផ្ទៃ និងរូបភាព TDI សម្រាប់គំរូ 15 x 15 មម ជាមួយនឹងកែវថតវត្ថុបំណង 10x និងរយៈពេលនៃការប៉ះពាល់ 10 ms ។
ខណៈពេលដែល TDI ផ្តល់នូវសក្តានុពលដ៏អស្ចារ្យសម្រាប់ការបង្កើនល្បឿននៃការចាប់យករូបភាព វាមានភាពខុសគ្នានៃការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យានេះ។ សម្រាប់ពេលវេលាដែលមានការប៉ះពាល់ខ្លាំង (> 100 ms) សារៈសំខាន់នៃពេលវេលាដែលបាត់បង់ចំពោះការផ្លាស់ទី និងដោះស្រាយទិដ្ឋភាពនៃការស្កេនតំបន់ត្រូវបានកាត់បន្ថយទាក់ទងទៅនឹងពេលវេលានៃការប៉ះពាល់។ ក្នុងករណីបែបនេះ កាមេរ៉ាស្កែនតំបន់អាចផ្ដល់ពេលវេលាស្កេនកាត់បន្ថយបើធៀបនឹងការថតរូប TDI។ ដើម្បីមើលថាតើបច្ចេកវិទ្យា TDI អាចផ្តល់ឱ្យអ្នកនូវអត្ថប្រយោជន៍លើការដំឡើងបច្ចុប្បន្នរបស់អ្នកឬអត់?ទាក់ទងមកយើងខ្ញុំសម្រាប់ការគណនាប្រៀបធៀប។
កម្មវិធីផ្សេងៗ
សំណួរស្រាវជ្រាវជាច្រើនទាមទារព័ត៌មានច្រើនជាងរូបភាពតែមួយ ដូចជាការទទួលបានរូបភាពច្រើនប៉ុស្តិ៍ ឬពហុផ្តោត។
ការថតរូបភាពពហុឆានែលនៅក្នុងកាមេរ៉ាស្កែនតំបន់ពាក់ព័ន្ធនឹងការចាប់យករូបភាពដោយប្រើប្រវែងរលកច្រើនក្នុងពេលដំណាលគ្នា។ បណ្តាញទាំងនេះជាធម្មតាត្រូវគ្នាទៅនឹងរលកពន្លឺខុសៗគ្នា ដូចជាក្រហម បៃតង និងខៀវ។ ប៉ុស្តិ៍នីមួយៗចាប់យករលកពន្លឺ ឬព័ត៌មានជាក់លាក់ពីកន្លែងកើតហេតុ។ បន្ទាប់មក កាមេរ៉ារួមបញ្ចូលគ្នានូវបណ្តាញទាំងនេះ ដើម្បីបង្កើតរូបភាពពណ៌ពេញ ឬពហុspectral ដោយផ្តល់នូវទិដ្ឋភាពកាន់តែទូលំទូលាយនៃទិដ្ឋភាពជាមួយនឹងព័ត៌មានលម្អិតអំពីវិសាលគមខុសៗគ្នា។ នៅក្នុងម៉ាស៊ីនថតស្កែនផ្ទៃ នេះត្រូវបានសម្រេចដោយការប៉ះពាល់ដោយឡែកពីគ្នា ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាមួយនឹងរូបភាព TDI ឧបករណ៍បំបែកអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបំបែកឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទៅជាផ្នែកជាច្រើន។ ការបំបែក 9kTDI (45 mm) ចូលទៅក្នុងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា 3 x 15.0 mm នឹងនៅតែធំជាងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាស្តង់ដារ (ទទឹង 6.5 µm pixels, 2048 pixels) ទទឹង 13.3 mm។ លើសពីនេះទៅទៀត ដោយសារ TDI ត្រូវការតែការបំភ្លឺនៅលើផ្នែកនៃគំរូដែលត្រូវបានថតនោះ ការស្កែនអាចដំណើរការបានលឿនជាងមុន។
តំបន់មួយទៀតដែលអាចជាករណីនេះគឺនៅក្នុងរូបភាពពហុផ្តោត។ ការថតរូបភាព Multifocus នៅក្នុងកាមេរ៉ាស្កែនតំបន់ពាក់ព័ន្ធនឹងការចាប់យករូបភាពជាច្រើននៅចម្ងាយផ្ដោតផ្សេងៗគ្នា ហើយបញ្ចូលពួកវាដើម្បីបង្កើតរូបភាពរួមជាមួយនឹងទិដ្ឋភាពទាំងមូលនៅក្នុងការផ្តោតអារម្មណ៍ច្បាស់។ វាដោះស្រាយចម្ងាយខុសៗគ្នានៅក្នុងឈុតមួយដោយការវិភាគ និងរួមបញ្ចូលគ្នានូវតំបន់ផ្តោតអារម្មណ៍ពីរូបភាពនីមួយៗ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការតំណាងលម្អិតបន្ថែមទៀតនៃរូបភាព។ ជាថ្មីម្តងទៀតដោយប្រើ កឧបករណ៍បំបែកដើម្បីបែងចែកឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា TDI ជាពីរ (22.5 ម.ម) ឬបី (15.0 ម.ម) វាអាចទទួលបានរូបភាពពហុផ្តោតលឿនជាងសមមូលស្កែនផ្ទៃ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សម្រាប់លំដាប់ខ្ពស់ពហុផ្តោត (z stacks 6 ឬធំជាង) ការស្កេនតំបន់ទំនងជានៅតែជាបច្ចេកទេសរូបភាពលឿនបំផុត។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
កំណត់សម្គាល់បច្ចេកទេសនេះបង្ហាញពីភាពខុសគ្នារវាងការស្កេនតំបន់ និងបច្ចេកវិទ្យា TDI សម្រាប់ការស្កែនផ្ទៃធំ។ តាមរយៈការរួមបញ្ចូលគ្នារវាងការស្កេនបន្ទាត់ និង sCMOS sensitivity TDI សម្រេចបាននូវរូបភាពដែលមានគុណភាពខ្ពស់ រហ័ស ដោយមិនមានការរំខាន លើសពីវិធីសាស្ត្រស្កែនផ្ទៃបែបប្រពៃណីដូចជា ក្បឿង និងស្នាមដេរ។ វាយតម្លៃគុណសម្បត្តិនៃការប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនគិតលេខតាមអ៊ីនធឺណិតរបស់យើង ដោយពិចារណាលើការសន្មត់ផ្សេងៗដែលមានរៀបរាប់នៅក្នុងឯកសារនេះ។ TDI ឈរជាឧបករណ៍ដ៏មានអានុភាពសម្រាប់ការថតរូបភាពប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពជាមួយនឹងសក្តានុពលដ៏អស្ចារ្យសម្រាប់កាត់បន្ថយពេលវេលានៃរូបភាពទាំងក្នុងបច្ចេកទេសរូបភាពស្តង់ដារ និងកម្រិតខ្ពស់។ប្រសិនបើអ្នកចង់មើលថាតើកាមេរ៉ា TDI ឬកាមេរ៉ាស្កែនតំបន់អាចផ្គូផ្គងកម្មវិធីរបស់អ្នក និងធ្វើឱ្យពេលវេលាចាប់យករបស់អ្នកប្រសើរឡើង សូមទាក់ទងមកយើងថ្ងៃនេះ។
