23/10/10Id-dewmien u l-integrazzjoni tal-ħin (TDI) huwa metodu ta' qbid ta' immaġni mibni fuq il-prinċipju tal-iskennjar tal-linji, fejn serje ta' immaġnijiet unidimensjonali jinqabdu biex jiġġeneraw immaġni billi jiġu kkalkulati l-ħin tal-moviment tal-kampjun u l-qbid tal-porzjon tal-immaġni permezz ta' attivazzjoni. Għalkemm din it-teknoloġija ilha teżisti għal għexieren ta' snin, kienet tipikament assoċjata ma' applikazzjonijiet ta' sensittività baxxa, bħall-ispezzjoni tal-web.
Ġenerazzjoni ġdida ta' kameras għaqqdet is-sensittività tas-sCMOS mal-veloċità tat-TDI biex toffri qbid ta' immaġni ta' kwalità ugwali għall-iskennjar taż-żona iżda bil-potenzjal għal produzzjoni ferm aktar mgħaġġla. Dan huwa partikolarment evidenti f'sitwazzjonijiet fejn hija meħtieġa immaġini ta' kampjuni kbar f'kundizzjonijiet ta' dawl baxx. F'din in-nota teknika, aħna niddeskrivu fil-qosor kif jaħdem l-iskennjar TDI, u nqabblu l-ħin tal-qbid tal-immaġni ma' teknika komparabbli ta' skennjar ta' żona kbira, immaġini tile & stitch.
Mill-iskennjar tal-linja għat-TDI
L-immaġini tal-iskannjar tal-linja hija teknika tal-immaġini li tuża linja waħda ta' pixels (imsejħa kolonna, jew stadju) biex tieħu porzjon ta' immaġni waqt li kampjun ikun miexi. Bl-użu ta' mekkaniżmi elettriċi li jqanqlu, tittieħed 'porzjon' waħda ta' immaġni hekk kif il-kampjun jgħaddi mis-sensor. Billi tiġi skalata r-rata tat-tqabbid tal-kamera biex tinqabad l-immaġni skont il-moviment tal-kampjun u billi jintuża frame grabber biex jinqabdu dawn l-immaġnijiet, dawn jistgħu jingħaqdu flimkien biex tinbena mill-ġdid l-immaġni.
L-immaġini TDI tibni fuq dan il-prinċipju tal-qbid tal-immaġni ta' kampjun, madankollu, tuża stadji multipli biex iżżid in-numru ta' fotoelettroni maqbuda. Hekk kif il-kampjun jgħaddi minn kull stadju, tinġabar aktar informazzjoni u tiżdied mal-fotoelettroni eżistenti maqbuda minn stadji preċedenti u titħallat fi proċess simili għall-apparati CCD. Hekk kif il-kampjun jgħaddi mill-istadju finali, il-fotoelettroni miġbura jintbagħtu lil readout, u s-sinjal integrat tul il-medda jintuża biex jiġġenera porzjon tal-immaġni. Fil-Figura 1, jidher il-qbid tal-immaġni fuq apparat b'ħames kolonni TDI (stadji).
Figura 1: eżempju animat ta' qbid ta' immaġni bl-użu tat-teknoloġija TDI. Kampjun (T blu) jgħaddi minn fuq apparat ta' qbid ta' immaġni TDI (kolonna ta' 5 pixels, 5 stadji TDI), u l-fotoelettroni jinqabdu f'kull stadju u jiżdiedu mal-livell tas-sinjal. Qari jikkonverti dan f'immaġni diġitali.
1a: L-immaġni (T blu) tiġi introdotta fuq il-palk; it-T tkun miexja kif muri fuq l-apparat.
1b: Hekk kif it-T tgħaddi mill-ewwel stadju, il-kamera TDI tiġi attivata biex taċċetta fotoelettroni li jinqabdu mill-pixels hekk kif jolqtu l-ewwel stadju fuq is-senser TDI. Kull kolonna għandha serje ta' pixels li jaqbdu fotoelettroni individwalment.
1c: Dawn il-fotoelettroni maqbuda jiġu mħallta għat-tieni stadju, fejn kull kolonna timbotta l-livell tas-sinjal tagħha għall-istadju li jmiss.
1d: Fil-ħin mal-moviment tad-distanza ta' pixel wieħed tal-kampjun, sett ieħor ta' fotoelettroni jinqabad fit-tieni stadju, u jiżdied ma' dawk maqbuda qabel, u b'hekk jiżdied is-sinjal. Fl-ewwel stadju, sett ġdid ta' fotoelettroni jinqabad, li jikkorrispondi għall-parti li jmiss tal-qbid tal-immaġni.
1e: Il-proċessi tal-qbid tal-immaġni deskritti fl-istadju 1d jiġu ripetuti hekk kif l-immaġni tgħaddi mis-sensor. Dan jibni sinjal minn fotoelettroni mill-istadji. Is-sinjal jgħaddi għal għodda tal-qari, li tikkonverti s-sinjal tal-fotoelettroni f'għodda diġitali tal-qari.
1f: Il-qari diġitali jintwera bħala immaġni kolonna b'kolonna. Dan jippermetti r-rikostruzzjoni diġitali ta' immaġni.
Billi l-apparat TDI kapaċi jgħaddi fotoelettroni simultanjament minn stadju għall-ieħor, u jaqbad fotoelettroni ġodda mill-ewwel stadju waqt li l-kampjun ikun miexi, l-immaġni tista' tkun effettivament infinita fin-numru ta' ringieli maqbuda. Ir-rati tat-trigger, li jiddeterminaw in-numru ta' drabi li jseħħ il-qbid tal-immaġni (fig 1a), jistgħu jkunu fl-ordni ta' mijiet ta' kHz.
Fl-eżempju tal-Figura 2, slide tal-mikroskopju ta' 29 x 17 mm inqabdet f'10.1 sekondi bl-użu ta' kamera TDI ta' 5 µm pixel. Anke f'livelli sinifikanti ta' zoom, il-livell ta' ċċajpar huwa minimu. Dan jirrappreżenta avvanz enormi fuq ġenerazzjonijiet preċedenti ta' din it-teknoloġija.
Għal aktar dettall, it-Tabella 1 turi ħin rappreżentattiv tal-immaġini għal serje ta' daqsijiet komuni ta' kampjuni b'zoom ta' 10, 20, u 40x.
Figura 2: Immaġni ta' kampjun fluworexxenti maqbud bl-użu ta' Tucsen 9kTDI. Espożizzjoni 10 ms, ħin ta' qbid 10.1 s.
Tabella 1: Matriċi tal-ħin tal-qbid ta' daqsijiet ta' kampjuni varji (sekondi) bl-użu ta' kamera Tucsen 9kTDI fuq stadju motorizzat tas-serje Zaber MVR b'10, 20, u 40 x għal ħin ta' espożizzjoni ta' 1 & 10 ms.
Immaġini ta' skennjar taż-żona
L-immaġinar tal-iskennjar taż-żona fil-kameras sCMOS jinvolvi l-qbid ta' immaġni sħiħa simultanjament bl-użu ta' firxa 2-dimensjonali ta' pixels. Kull pixel jaqbad id-dawl, jikkonvertih f'sinjali elettriċi għal ipproċessar immedjat u jifforma immaġni kompluta b'riżoluzzjoni u veloċità għolja. Id-daqs ta' immaġni li tista' tinqabad f'espożizzjoni waħda huwa rregolat mid-daqs tal-pixel, l-ingrandiment, u n-numru ta' pixels f'firxa, għal kull (1)
Għal firxa standard, il-kamp viżiv jingħata minn (2)
F'każijiet fejn kampjun ikun kbir wisq għall-kamp viżiv ta' kamera, immaġni tista' tinbena billi l-immaġni tiġi separata fi grilja ta' immaġnijiet tad-daqs tal-kamp viżiv. Il-qbid ta' dawn l-immaġnijiet isegwi mudell, fejn l-istadju jiċċaqlaq għal pożizzjoni fuq il-grilja, l-istadju joqgħod, u mbagħad l-immaġni tinqabad. Fil-kameras rolling shutter, hemm ħin ta' stennija addizzjonali waqt li x-shutter idur. Dawn l-immaġnijiet jistgħu jinqabdu billi tiċċaqlaq il-pożizzjoni tal-kamera u tgħaqqadhom flimkien. Il-Figura 3 turi immaġni kbira ta' ċellula umana taħt mikroskopija tal-fluworexxenza ffurmata billi tgħaqqad flimkien 16-il immaġni iżgħar.
Figura 3: Slajd ta' ċellula umana li qed tinqabad minn kamera tal-iskennjar taż-żona bl-użu ta' immaġini tat-tile & stitch.
B'mod ġenerali, ir-riżoluzzjoni ta' aktar dettall teħtieġ li jiġu ġġenerati u mwaħħlin flimkien b'dan il-mod. Soluzzjoni waħda għal dan hija li jintużaskennjar bil-kamera ta' format kbir, li għandu sensuri kbar b'għadd għoli ta' pixels, flimkien ma' ottika speċjalizzata, li jippermettu li jinqabad ammont akbar ta' dettall.
Paragun bejn TDI u skennjar ta' żona (Tile & Stitch)
Għall-iskennjar ta' kampjuni fuq żona kbira, kemm l-iskennjar Tile & Stitch kif ukoll it-TDI huma soluzzjonijiet xierqa, madankollu billi tagħżel l-aħjar metodu, huwa possibbli li jitnaqqas il-ħin meħtieġ biex kampjun jiġi skennjat b'mod sinifikanti. Dan l-iffrankar tal-ħin huwa ġġenerat mill-abbiltà tal-iskennjar TDI li jaqbad kampjun li jiċċaqlaq; jitneħħew id-dewmien assoċjat mal-istadju tal-istadju u l-ħin tax-shutter rolling assoċjat mal-immaġini tile & stitch.
Figura 4 tqabbel il-waqfiet (aħdar) u l-movimenti (linji suwed) meħtieġa biex tinqabad immaġni ta' ċellula umana kemm fl-iskannjar tile & stitch (xellug), kif ukoll f'dak TDI (lemin). Billi tneħħi l-ħtieġa li titwaqqaf u tiġi allinjata mill-ġdid l-immaġni fl-immaġini TDI, huwa possibbli li jitnaqqas il-ħin tal-immaġini b'mod sinifikanti, sakemm il-ħin tal-espożizzjoni jkun baxx <100 ms.
It-Tabella 2 turi eżempju pprattikat ta' skennjar bejn kamera 9k TDI u kamera sCMOS standard.
Figura 4: Motif ta' skennjar tal-qbid ta' ċellula umana taħt fluworexxenza li juri tile and stitch (xellug) u immaġini TDI (lemin).
Tabella 2: Paragun tal-iskannjar taż-żona u l-immaġini TDI għal kampjun ta' 15 x 15 mm b'lenti oġġettiva ta' 10x u ħin ta' espożizzjoni ta' 10 ms.
Filwaqt li t-TDI toffri potenzjal meraviljuż għal veloċità akbar fil-qbid tal-immaġni, hemm sfumaturi fl-użu ta' din it-teknoloġija. Għal ħinijiet ta' espożizzjoni għoljin (>100 ms), is-sinifikat tal-ħin mitluf għall-aspetti ta' moviment u stabbilizzazzjoni tal-iskennjar taż-żona jitnaqqas meta mqabbel mal-ħin ta' espożizzjoni. F'każijiet bħal dawn, il-kameras tal-iskennjar taż-żona jistgħu joffru ħinijiet ta' skennjar imnaqqsa meta mqabbla mal-immaġini TDI. Biex tara jekk it-teknoloġija TDI tistax toffrilek benefiċċji fuq is-setup attwali tiegħek,ikkuntattjanagħal kalkulatur ta' tqabbil.
Applikazzjonijiet oħra
Ħafna mistoqsijiet ta' riċerka jeħtieġu aktar informazzjoni minn immaġni waħda, bħall-akkwist ta' immaġni b'ħafna kanali jew b'ħafna fokus.
L-immaġini b'ħafna kanali f'kamera tal-iskennjar taż-żona tinvolvi l-qbid ta' immaġini bl-użu ta' diversi wavelengths simultanjament. Dawn il-kanali tipikament jikkorrispondu għal wavelengths differenti tad-dawl, bħal aħmar, aħdar, u blu. Kull kanal jaqbad wavelength speċifiku jew informazzjoni spettrali mix-xena. Il-kamera mbagħad tgħaqqad dawn il-kanali biex tiġġenera immaġni b'kulur sħiħ jew multispettrali, u tipprovdi veduta aktar komprensiva tax-xena b'dettalji spettrali distinti. Fil-kameras tal-iskennjar taż-żona, dan jinkiseb permezz ta' espożizzjonijiet diskreti, madankollu, bl-immaġini TDI, jista' jintuża splitter biex jissepara s-sensor f'partijiet multipli. Il-qsim ta' 9kTDI (45 mm) fi 3 sensuri x 15.0 mm xorta se jkun akbar minn sensur standard (wisa' ta' pixel ta' 6.5 µm, 2048 pixel) wisa' ta' 13.3 mm. Barra minn hekk, peress li t-TDI teħtieġ biss illuminazzjoni fuq il-parti tal-kampjun li qed tiġi immaġinata, l-iskennjar jista' jiġi ċċiklat aktar malajr.
Qasam ieħor fejn dan jista' jkun il-każ huwa fl-immaġini b'fokus multiplu. L-immaġini b'fokus multiplu f'kameras tal-iskannjar taż-żona tinvolvi l-qbid ta' immaġini multipli f'distanzi ta' fokus differenti u t-taħlit tagħhom biex tinħoloq immaġni komposta bix-xena kollha b'fokus qawwi. Tindirizza distanzi varji f'xena billi tanalizza u tgħaqqad reġjuni ffukati minn kull immaġni, li tirriżulta f'rappreżentazzjoni aktar dettaljata ta' immaġni. Għal darb'oħra, bl-użu ta'splitterBiex is-sensor TDI jiġi diviż f'żewġ biċċiet (22.5 mm), jew tlieta (15.0 mm), jista' jkun possibbli li tinkiseb immaġni b'ħafna fokus aktar malajr minn skennjar ta' żona ekwivalenti. Madankollu, għal fokus multiplu ta' ordni ogħla (z stacks ta' 6 jew aktar), l-iskennjar ta' żona x'aktarx jibqa' l-aktar teknika ta' immaġini mgħaġġla.
Konklużjonijiet
Din in-nota teknika tiddeskrivi d-differenzi bejn l-iskennjar taż-żona u t-teknoloġija TDI għall-iskennjar ta' żona kbira. Billi tgħaqqad l-iskennjar tal-linji u s-sensittività sCMOS, it-TDI tikseb immaġini veloċi u ta' kwalità għolja mingħajr interruzzjonijiet, u tisboq il-metodi tradizzjonali tal-iskennjar taż-żona bħal tile & stitch. Ivvaluta l-vantaġġi tal-użu tal-kalkulatur online tagħna, filwaqt li tikkunsidra diversi suppożizzjonijiet deskritti f'dan id-dokument. It-TDI hija għodda qawwija għal immaġini effiċjenti b'potenzjal kbir biex tnaqqas il-ħinijiet tal-immaġini kemm f'tekniki ta' immaġini standard kif ukoll avvanzati.Jekk tixtieq tara jekk kamera TDI jew kamera tal-iskennjar taż-żona tistax taqbel mal-applikazzjoni tiegħek u ttejjeb il-ħin tal-qbid tiegħek, ikkuntattjana llum.
