23/10/10Vonesa dhe integrimi kohor (TDI) është një metodë e kapjes së imazhit e ndërtuar mbi parimin e skanimit të vijave, ku një seri imazhesh njëdimensionale kapen për të gjeneruar një imazh duke kohëzuar lëvizjen e mostrës dhe kapjen e prerjes së imazhit duke aktivizuar. Edhe pse kjo teknologji ka ekzistuar për dekada, ajo është shoqëruar zakonisht me aplikacione me ndjeshmëri të ulët, siç është inspektimi i uebit.
Një brez i ri kamerash ka kombinuar ndjeshmërinë e sCMOS me shpejtësinë e TDI për të ofruar kapje imazhi me cilësi të barabartë me skanimin e zonës, por me potencialin për një rendiment shumë më të shpejtë. Kjo është veçanërisht e dukshme në situatat kur kërkohet imazheria e mostrave të mëdha në kushte me dritë të ulët. Në këtë shënim teknik, ne përshkruajmë se si funksionon skanimi TDI dhe krahasojmë kohën e kapjes së imazhit me një teknikë të krahasueshme skanimi të sipërfaqes së madhe, imazhe me pllaka dhe qepje.
Nga skanimi i linjës te TDI
Imazheria me skanim vijor është një teknikë imazherie që përdor një vijë të vetme pikselësh (të referuara si kolonë ose skenë) për të marrë një prerje të një imazhi ndërsa një mostër është në lëvizje. Duke përdorur mekanizma aktivizimi elektrik, merret një 'prerje' e vetme e një imazhi ndërsa mostra kalon sensorin. Duke shkallëzuar shkallën e aktivizimit të kamerës për të kapur imazhin në hap me lëvizjen e mostrës dhe duke përdorur një kapës kuadri për të kapur këto imazhe, ato mund të bashkohen për të rindërtuar imazhin.
Imazheria TDI ndërtohet mbi këtë parim të kapjes së imazhit të një mostre, megjithatë, përdor faza të shumëfishta për të rritur numrin e fotoelektroneve të kapura. Ndërsa mostra kalon çdo fazë, mblidhet më shumë informacion dhe i shtohet fotoelektroneve ekzistuese të kapura nga fazat e mëparshme dhe të përziera në një proces të ngjashëm me pajisjet CCD. Ndërsa mostra kalon fazën përfundimtare, fotoelektronet e mbledhura dërgohen në një pajisje leximi dhe sinjali i integruar në të gjithë diapazonin përdoret për të gjeneruar një fetë imazhi. Në Figurën 1, tregohet kapja e imazhit në një pajisje me pesë kolona (faza) TDI.
Figura 1: një shembull i animuar i kapjes së imazhit duke përdorur teknologjinë TDI. Një mostër (T blu) kalohet mbi një pajisje kapëse imazhi TDI (një kolonë me 5 pikselë, 5 faza TDI), dhe fotoelektronet kapen në secilën fazë dhe shtohen në nivelin e sinjalit. Një lexim e konverton këtë në një imazh dixhital.
1a: Imazhi (një T blu) futet në skenë; T është në lëvizje siç tregohet në pajisje.
1b: Ndërsa T kalon fazën e parë, kamera TDI aktivizohet për të pranuar fotoelektrone të cilat kapen nga pikselët ndërsa ato godasin fazën e parë në sensorin TDI. Çdo kolonë ka një seri pikselësh që kapin fotoelektrone individualisht.
1c: Këto fotoelektrone të kapura përzihen në fazën e dytë, ku secila kolonë e shtyn nivelin e sinjalit të saj në fazën tjetër.
1d: Në kohë me lëvizjen e distancës prej një pikseli të mostrës, një grup i dytë fotoelektronesh kapet në fazën e dytë dhe i shtohet atyre të kapura më parë, duke rritur sinjalin. Në fazën 1, kapet një grup i ri fotoelektronesh, që korrespondon me prerjen tjetër të kapjes së imazhit.
1e: Proceset e kapjes së imazhit të përshkruara në fazën 1d përsëriten ndërsa imazhi lëviz përtej sensorit. Kjo ndërton një sinjal nga fotoelektronet nga fazat. Sinjali kalohet në një pajisje leximi, e cila e konverton sinjalin e fotoelektroneve në një pajisje leximi dixhitale.
1f: Leximi dixhital shfaqet si imazh kolonë pas kolone. Kjo lejon rindërtimin dixhital të një imazhi.
Meqenëse pajisja TDI është e aftë të kalojë njëkohësisht fotoelektrone nga një fazë në tjetrën dhe të kapë fotoelektrone të reja nga faza e parë ndërsa mostra është në lëvizje, numri i rreshtave të kapur të imazhit mund të jetë praktikisht i pafund. Shpejtësitë e shkaktimit, të cilat përcaktojnë numrin e herëve që ndodh kapja e imazhit (fig. 1a), mund të jenë në rendin e qindra kHz.
Në shembullin e Figurës 2, një slajd mikroskopi 29 x 17 mm u kap në 10.1 sekonda duke përdorur një kamerë TDI me piksel 5 µm. Edhe në nivele të konsiderueshme zmadhimi, niveli i turbullimit është minimal. Kjo përfaqëson një përparim të madh në krahasim me gjeneratat e mëparshme të kësaj teknologjie.
Për më shumë detaje, Tabela 1 tregon kohën përfaqësuese të imazherisë për një seri madhësish të zakonshme të mostrave me zmadhim 10, 20 dhe 40 x.
Figura 2: Një imazh i një mostre fluoreshente të kapur duke përdorur një aparat fotografik Tucsen 9kTDI. Ekspozimi 10 ms, koha e kapjes 10.1 s.
Tabela 1: Matrica e kohës së kapjes së madhësive të ndryshme të mostrës (sekonda) duke përdorur një kamerë Tucsen 9kTDI në një skenë të motorizuar të serisë Zaber MVR në 10, 20 dhe 40 x për kohë ekspozimi 1 dhe 10 ms.
Imazhe me skanim të zonës
Imazheria me skanim të zonës në kamerat sCMOS përfshin kapjen e një imazhi të tërë njëkohësisht duke përdorur një grup pikselësh 2-dimensionalë. Çdo piksel kap dritën, duke e shndërruar atë në sinjale elektrike për përpunim të menjëhershëm dhe duke formuar një imazh të plotë me rezolucion dhe shpejtësi të lartë. Madhësia e një imazhi që mund të kapet në një ekspozim të vetëm përcaktohet nga madhësia e pikselit, zmadhimi dhe numri i pikselëve në një grup, për (1)
Për një varg standard, fusha e pamjes jepet nga (2)
Në rastet kur një mostër është shumë e madhe për fushën e shikimit të një kamere, një imazh mund të ndërtohet duke e ndarë imazhin në një rrjetë imazhesh me madhësinë e fushës së shikimit. Kapja e këtyre imazheve ndjek një model, ku platforma do të zhvendoset në një pozicion në rrjetë, platforma do të vendoset dhe më pas imazhi do të kapet. Në kamerat me qepen rrotullues, ka një kohë shtesë pritjeje ndërsa qepeni rrotullohet. Këto imazhe mund të kapen duke lëvizur pozicionin e kamerës dhe duke i bashkuar ato. Figura 3 tregon një imazh të madh të një qelize njerëzore nën mikroskopinë fluoreshente të formuar duke bashkuar 16 imazhe më të vogla.
Figura 3: Një diapozitiv i një qelize njerëzore që kapet nga një kamera skanimi të zonës duke përdorur imazhe me pllaka dhe qepje.
Në përgjithësi, zgjidhja e detajeve më të mëdha do të kërkojë që më shumë imazhe të gjenerohen dhe të bashkohen në këtë mënyrë. Një zgjidhje për këtë është të përdoretskanim me kamerë me format të madh, i cili ka sensorë të mëdhenj me një numër të lartë pikselësh, së bashku me optikë të specializuar, duke lejuar kapjen e një sasie më të madhe detajesh.
Krahasimi midis TDI dhe skanimit të zonës (Tile & Stitch)
Për skanimin e mostrave me sipërfaqe të madhe, si skanimi Tile & Stitch ashtu edhe skanimi TDI janë zgjidhje të përshtatshme, megjithatë, duke zgjedhur metodën më të mirë, është e mundur të zvogëlohet ndjeshëm koha e nevojshme për të skanuar një mostër. Ky kursim kohe gjenerohet nga aftësia e skanimit TDI për të kapur një mostër në lëvizje; duke hequr vonesat që lidhen me vendosjen e fazës dhe kohën e rrotullimit të qepenave që lidhen me imazhet Tile & Stitch.
Figura 4 krahason ndalesat (jeshile) dhe lëvizjet (vijat e zeza) të nevojshme për të kapur një imazh të një qelize njerëzore si në skanimin me pllaka dhe stitch (majtas), ashtu edhe në skanimin TDI (djathtas). Duke eliminuar nevojën për të ndaluar dhe ridrejtuar imazhin në imazherinë TDI, është e mundur të zvogëlohet ndjeshëm koha e imazherisë, me kusht që koha e ekspozimit të jetë e ulët <100 ms.
Tabela 2 tregon një shembull të punuar të skanimit midis një kamere 9k TDI dhe një kamere standarde sCMOS.
Figura 4: Një motiv skanimi i kapjes së një qelize njerëzore nën fluoreshencë që tregon pllaka dhe qepje (majtas) dhe imazhe TDI (djathtas).
Tabela 2: Krahasimi i skanimit të zonës dhe imazherisë TDI për një mostër 15 x 15 mm me një lente objektivi 10x dhe kohë ekspozimi 10 ms.
Ndërsa TDI ofron potencial fantastik për rritjen e shpejtësisë së kapjes së imazhit, ka nuanca në përdorimin e kësaj teknologjie. Për kohë të larta ekspozimi (>100 ms), rëndësia e kohës së humbur për aspektet e lëvizjes dhe vendosjes së skanimit të zonës zvogëlohet në krahasim me kohën e ekspozimit. Në raste të tilla, kamerat e skanimit të zonës mund të ofrojnë kohë të reduktuara skanimi krahasuar me imazhet TDI. Për të parë nëse teknologjia TDI mund t'ju ofrojë përfitime mbi konfigurimin tuaj aktual,na kontaktonipër një kalkulator krahasimi.
Aplikacione të tjera
Shumë pyetje kërkimore kërkojnë më shumë informacion sesa një imazh i vetëm, siç është përvetësimi i imazhit shumëkanalësh ose shumëfokusësh.
Imazheria shumëkanalëshe në një kamerë skanimi zone përfshin kapjen e imazheve duke përdorur gjatësi vale të shumëfishta njëkohësisht. Këto kanale zakonisht korrespondojnë me gjatësi vale të ndryshme të dritës, të tilla si e kuqja, jeshile dhe bluja. Çdo kanal kap informacion specifik të gjatësisë vale ose spektrit nga vendi i ngjarjes. Kamera më pas i kombinon këto kanale për të gjeneruar një imazh me ngjyra të plota ose shumëspektrale, duke ofruar një pamje më gjithëpërfshirëse të skenës me detaje të dallueshme spektrale. Në kamerat e skanimit zone, kjo arrihet me ekspozime diskrete, megjithatë, me imazhe TDI, një ndarës mund të përdoret për të ndarë sensorin në pjesë të shumëfishta. Ndarja e një sensori 9kTDI (45 mm) në 3 sensorë x 15.0 mm do të jetë akoma më e madhe se një sensor standard (gjerësi pikseli 6.5 µm, 2048 piksel) me gjerësi 13.3 mm. Për më tepër, meqenëse TDI kërkon ndriçim vetëm nga ana e mostrës që po imazhohet, skanimet mund të ciklohen më shpejt.
Një fushë tjetër ku mund të jetë ky rasti është në imazherinë me shumë fokuse. Imazheria me shumë fokuse në kamerat me skanim zone përfshin kapjen e imazheve të shumëfishta në distanca të ndryshme fokusi dhe përzierjen e tyre për të krijuar një imazh të përbërë me të gjithë skenën në fokus të mprehtë. Ai trajton distanca të ndryshme në një skenë duke analizuar dhe kombinuar rajonet në fokus nga secila imazh, duke rezultuar në një përfaqësim më të detajuar të një imazhi. Përsëri, duke përdorur njëndarësPër të ndarë sensorin TDI në dy (22.5 mm) ose tre (15.0 mm) pjesë, mund të jetë e mundur të merret një imazh me shumë fokus më shpejt sesa një ekuivalent i skanimit të zonës. Megjithatë, për shumë fokus të rendit më të lartë (z pirgje prej 6 ose më shumë), skanimi i zonës ka të ngjarë të mbetet teknika më e shpejtë e imazhit.
Përfundime
Ky shënim teknik përshkruan ndryshimet midis skanimit të zonës dhe teknologjisë TDI për skanimin e sipërfaqes së madhe. Duke bashkuar skanimin e vijave dhe ndjeshmërinë sCMOS, TDI arrin imazhe të shpejta dhe me cilësi të lartë pa ndërprerje, duke tejkaluar metodat tradicionale të skanimit të zonës si pllaka dhe qepje. Vlerësoni avantazhet e përdorimit të kalkulatorit tonë online, duke marrë parasysh supozimet e ndryshme të përshkruara në këtë dokument. TDI qëndron si një mjet i fuqishëm për imazhe efikase me potencial të madh për të zvogëluar kohën e imazheve si në teknikat standarde ashtu edhe në ato të avancuara të imazherisë.Nëse dëshironi të shihni nëse një kamerë TDI ose një kamerë skanimi zone mund të përputhet me aplikimin tuaj dhe të përmirësojë kohën e kapjes, na kontaktoni sot.
