22/07/13Time Delay Integration (TDI) mangrupikeun téknik pencitraan anu tos tanggal pencitraan digital - tapi éta masih masihan kauntungan anu luar biasa di ujung pencitraan ayeuna. Aya dua kaayaan dimana kaméra TDI tiasa caang - duanana nalika subjek gambar nuju gerak:
1 - Subjek pencitraan sacara alami obah kalayan laju anu konstan, sapertos dina pamariksaan wéb (sapertos nyeken lembar kertas, plastik atanapi lawon pikeun cacad sareng karusakan), jalur perakitan, atanapi mikro fluidik sareng aliran cairan.
2 – Subyek pencitraan statik anu tiasa dipoto ku kaméra anu dipindahkeun ti daérah ka daérah, ku cara ngagerakkeun subjek atanapi kaméra. Conto kalebet scanning slide mikroskop, inspeksi bahan, inspeksi panel datar jsb.
Upami salah sahiji kaayaan ieu tiasa dilarapkeun ka pencitraan anjeun, halaman wéb ieu bakal ngabantosan anjeun nimbang-nimbang naha saklar tina kaméra 'area scan' 2-dimensi konvensional ka kaméra Line Scan TDI tiasa ningkatkeun pencitraan anjeun.
Masalah sareng Area-Scan & Pindah Target
● Gerak Blur
Sababaraha subjék pencitraan anu gerak ku kabutuhan, contona dina aliran cairan atanapi inspeksi wéb. Dina aplikasi anu sanés, sapertos scanning slide sareng pamariksaan bahan, ngajaga subjek tetep gerak tiasa langkung gancang sareng langkung éfisién tibatan ngeureunkeun gerak pikeun unggal gambar anu dicandak. Nanging, pikeun kaméra scan-daérah, upami subjek gambar gerak relatif ka kaméra, ieu tiasa janten tantangan.
Gerak kabur ngaganggu gambar kendaraan anu gerak
Dina situasi anu katerangan kawates atanapi dimana kualitas gambar anu luhur diperyogikeun, waktos paparan kaméra anu panjang tiasa diperyogikeun. Tapi, gerak subjek bakal nyebarkeun cahayana dina sababaraha piksel kaméra nalika paparan, ngarah kana 'gerakan blur'. Ieu tiasa diminimalkeun ku ngajaga eksposur anu pondok pisan - dina waktos anu diperyogikeun pikeun titik dina subjek ngaliwat piksel kaméra. Ieu tehunbiasana di expense poék, ribut, gambar mindeng unusable.
●Jahitan
Sajaba ti, ilaharna pencitraan subjék pencitraan badag atawa kontinyu kalawan kaméra scan aréa merlukeun akuisisi sababaraha gambar, nu lajeng stitched babarengan. Jahitan ieu ngabutuhkeun piksel tumpang tindih antara gambar tatangga, ngirangan efisiensi sareng ningkatkeun panyimpen data sareng syarat ngolah.
●Panerangan henteu rata
Naon deui, katerangan jarang bakal cekap pikeun ngahindarkeun masalah sareng artefak dina wates antara gambar anu dijahit. Ogé, pikeun nyadiakeun iluminasi dina wewengkon nu cukup badag pikeun kaméra wewengkon-scan kalawan inténsitas cukup mindeng merlukeun pamakean daya tinggi, sumber lampu DC ongkos tinggi.
katerangan henteu rata dina stitching a akuisisi multi-gambar otak beurit. Gambar ti Watson dkk. 2017: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0180486
Naon kaméra TDI, sareng kumaha éta ngabantosan?
Dina kaméra scan aréa 2 diménsi konvensional, aya tilu fase pikeun meunangkeun gambar: reset piksel, paparan, jeung readout. Salila paparan, foton ti pamandangan dideteksi, hasilna fotoéléktron, nu disimpen dina piksel kaméra nepi ka ahir paparan. Nilai-nilai tina unggal piksel teras dibaca, sareng gambar 2D kabentuk. Piksel teras direset sareng sadaya biaya diberesihan pikeun ngamimitian paparan salajengna.
Nanging, sakumaha anu disebatkeun, upami subjek pencitraan pindah relatif ka kaméra, cahaya tina subjek tiasa nyebarkeun kana sababaraha piksel salami paparan ieu, ngarah ka kabur gerak. Kaméra TDI ngatasi watesan ieu nganggo téknik anu inovatif. Ieu nunjukkeun dina [Animasi 1].
●Kumaha TDI Kaméra Gawé
Kaméra TDI beroperasi dina cara anu béda-béda pikeun kaméra scan daérah. Nalika subjek gambar ngalih ka kaméra salami paparan, muatan éléktronik anu ngawangun gambar anu dicandak ogé dipindahkeun, tetep sinkron. Salami paparan, kaméra TDI tiasa ngacak sadaya biaya anu dicandak tina hiji baris piksel ka hareup, sapanjang kaméra, disingkronkeun sareng gerak subjek pencitraan. Nalika subjek ngalih ka kaméra, unggal baris (katelah 'TDI Stage'), nyadiakeun kasempetan seger pikeun ngalaan kaméra ka subjek, sareng ngumpulkeun sinyal.
Sakali barisan muatan kaala ngahontal tungtung kaméra, ngan lajeng nilai dibaca kaluar tur disimpen salaku nyiksikan 1-dimensi gambar. Gambar 2-D dibentuk ku cara ngahijikeun unggal nyiksikan berturut-turut gambar nalika kaméra macana. Unggal baris piksel dina hasil gambar ngalacak jeung gambar sarua 'slice' subjek Imaging, hartina sanajan gerak, euweuh blur.
●256x Exposure Leuwih lila
Kalayan kaméra TDI, waktos paparan anu épéktip tina gambar dirumuskeun ku waktos anu diperyogikeun pikeun hiji titik dina subjek ngaliwat unggal baris piksel, kalayan dugi ka 256 tahap anu aya dina sababaraha kaméra TDI. Ieu hartosna waktos paparan anu sayogi sacara efektif 256 kali langkung ageung tibatan anu tiasa dicapai ku kaméra scan daérah.
Ieu tiasa nganteurkeun boh tina dua perbaikan, atanapi kasaimbangan duanana. Firstly, dorongan signifikan dina laju Imaging bisa dihontal. Dibandingkeun sareng kaméra scan daérah, subjek pencitraan tiasa ngalih ka 256x langkung gancang bari tetep nyandak jumlah sinyal anu sami, nyayogikeun laju garis kaméra cukup gancang pikeun tetep.
Sabalikna, upami sensitipitas anu langkung ageung diperyogikeun, waktos paparan anu langkung panjang tiasa ngaktifkeun gambar anu kualitasna langkung luhur, inténsitas katerangan anu langkung handap, atanapi duanana.
●throughput data badag tanpa stitching
Kusabab kaméra TDI ngahasilkeun gambar 2 diménsi tina irisan 1 diménsi berturut-turut, gambar anu dihasilkeun tiasa ageung sakumaha anu diperyogikeun. Sedengkeun jumlah piksel dina arah 'horizontal' dirumuskeun ku rubak kaméra, contona 9072 piksel, ukuran 'vertikal' gambar henteu kawates, sarta ngan ditangtukeun ku sabaraha lila kaméra dijalankeun. Kalayan laju jalur dugi ka 510kHz, ieu tiasa nganteurkeun throughput data anu ageung.
Digabungkeun sareng ieu, kaméra TDI tiasa nawiskeun pandangan anu lega pisan. Contona, kaméra 9072 piksel kalawan 5µm piksel nyadiakeun widang horizontal of view 45mm kalawan resolusi luhur. Pikeun ngahontal lebar pencitraan anu sami sareng kaméra scan aréa piksel 5µm peryogi dugi ka tilu kaméra 4K sisi-sisi.
●Perbaikan leuwih kaméra scan garis
Kaméra TDI henteu ngan ukur nawiskeun perbaikan pikeun kaméra scan daérah. Kaméra scan garis, anu ngan ukur nyandak hiji garis piksel, ogé ngalaman seueur masalah anu sami sareng inténsitas cahaya sareng eksposur pondok sapertos kaméra scan daérah.
Sanaos sapertos kaméra TDI, kaméra scan garis nawiskeun katerangan anu langkung saé kalayan pangaturan anu langkung saderhana, sareng ngahindarkeun kabutuhan jahitan gambar, aranjeunna sering peryogi katerangan anu sengit sareng / atanapi gerakan subjek anu laun pikeun nyandak sinyal anu cukup pikeun gambar anu berkualitas luhur. Eksposur anu langkung panjang sareng kagancangan subjek anu langkung gancang anu diaktipkeun ku kaméra TDI hartosna inténsitas anu langkung handap, cahaya anu murah tiasa dianggo bari ningkatkeun efisiensi pencitraan. Salaku conto, jalur produksi tiasa ngalih tina lampu halogén anu béaya tinggi, konsumsi kakuatan tinggi anu peryogi kakuatan DC, ka lampu LED.
Kumaha kaméra TDI jalan?
Aya tilu standar umum pikeun kumaha ngahontal pencitraan TDI dina sénsor kaméra.
● CCD TDI- Kaméra CCD mangrupikeun gaya kaméra digital pangkolotna. Alatan desain éléktronik maranéhanana, achieving kabiasaan TDI dina CCD téh comparatively basajan pisan, kalawan loba sensor kaméra inherently bisa beroperasi dina cara kieu. TDI CCDs kituna geus dipaké pikeun dekade.
Sanajan kitu, téhnologi CCD boga watesan na. Ukuran piksel pangleutikna anu umumna sayogi pikeun kaméra TDI CCD nyaéta sakitar 12µm x 12µm - ieu, sareng jumlah piksel anu leutik, ngabatesan kamampuan kaméra pikeun ngabéréskeun detil anu saé. Salaku tambahan, laju akuisisi langkung handap tina téknologi sanés, sedengkeun sora maca - faktor pangwatesan utama dina pencitraan cahaya rendah - luhur. Konsumsi kakuatan ogé luhur, anu mangrupikeun faktor utama dina sababaraha aplikasi. Ieu nyababkeun kahayang pikeun nyiptakeun kaméra TDI dumasar kana arsitéktur CMOS.
●Awal CMOS TDI: Tegangan-domain na digital summing
Kaméra CMOS ngatasi seueur keterbatasan bising & kacepetan kaméra CCD, bari nganggo kakuatan anu langkung sakedik, sareng nawiskeun ukuran piksel anu langkung alit. Tapi, paripolah TDI langkung sesah dihontal dina kaméra CMOS, kusabab desain pikselna. Nalika CCD sacara fisik mindahkeun potoéléktron ti piksel ka piksel pikeun ngatur sénsor, kaméra CMOS ngarobih sinyal dina fotoéléktron kana tegangan dina unggal piksel sateuacan dibaca.
Paripolah TDI dina sénsor CMOS parantos digali ti taun 2001, kumaha ogé, tangtangan pikeun cara nanganan 'akumulasi' sinyal nalika paparan pindah ti hiji baris ka barisan salajengna penting pisan. Dua métode awal pikeun CMOS TDI masih dipaké dina kaméra komérsial kiwari nyaéta akumulasi tegangan-domain jeung digital summing TDI CMOS. Dina kaméra akumulasi tegangan-domain, sabab unggal baris sinyal kaala nalika subjek imaging ngalir kaliwat, tegangan kaala ditambahkeun sacara éléktronik kana total akuisisi pikeun éta bagian tina gambar. Akumulasi tegangan ku cara ieu ngenalkeun sora tambahan pikeun tiap tahap TDI tambahan anu ditambahkeun, ngawatesan mangpaat tahap tambahan. Masalah linieritas ogé tangtangan pamakean kaméra ieu pikeun aplikasi anu tepat.
Metodeu kadua nyaéta digital summing TDI. Dina metodeu ieu, kaméra CMOS sacara efektif dijalankeun dina modeu scan daérah kalayan paparan anu pondok pisan cocog sareng waktos anu dicandak pikeun subjek pencitraan ngalih ka hiji baris piksel. Tapi, barisan ti unggal pigura pafolgende ditambahkeun babarengan sacara digital ku cara nu pangaruh TDI dikirimkeun. Salaku sakabéh kaméra kudu dibaca kaluar pikeun tiap baris piksel dina gambar hasilna, nambahkeun digital ieu ogé nambahkeun sora dibaca pikeun tiap baris, sarta ngawatesan laju akuisisi.
●Standar modern: muatan-domain TDI CMOS, atawa CCD-on-CMOS TDI
Watesan CMOS TDI di luhur parantos diatasi ku cara ngenalkeun akumulasi domain muatan TDI CMOS, ogé katelah TDI CCD-on-CMOS. Operasi sénsor ieu ditingalikeun dina [Animasi 1]. Sakumaha ngaranna nunjukkeun, sénsor ieu nawiskeun gerakan muatan sapertos CCD tina hiji piksel ka piksel salajengna, ngumpulkeun sinyal dina unggal tahapan TDI ngaliwatan tambahan fotoéléktron dina tingkat muatan individu. Ieu éféktif noise-free. Sanajan kitu, watesan CCD TDI diungkulan ku ngagunakeun arsitektur readout CMOS, sangkan speeds tinggi, noise lemah sareng konsumsi kakuatan low umum pikeun kaméra CMOS.
Spésifikasi TDI: naon anu penting?
●Téknologi:Faktor anu paling penting nyaéta téknologi sénsor anu dianggo sapertos anu dibahas di luhur. Biaya-domain CMOS TDI bakal nganteurkeun kinerja pangalusna.
●Tahap TDI:Ieu mangrupikeun jumlah barisan sénsor dimana sinyalna tiasa diakumulasi. Langkung seueur tahapan TDI kaméra, langkung lami waktos paparan anu efektif. Atanapi, langkung gancang subjek gambar tiasa ngalih, upami kaméra gaduh laju garis anu cekap.
●Laju Jalur:Sabaraha baris kaméra bisa maca per detik. Ieu nangtukeun laju maksimum gerakan nu kaméra bisa tetep nepi ka.
●Éfisiensi kuantum: Ieu nunjukkeun sensitipitas kaméra pikeun cahaya dina panjang gelombang anu béda-béda, dirumuskeun ku kamungkinan kajadian foton dideteksi sareng ngahasilkeun fotoéléktron. Efisiensi kuantum anu langkung luhur tiasa nawiskeun kakuatan katerangan anu langkung handap, atanapi operasi anu langkung gancang bari ngajaga tingkat sinyal anu sami.
Sajaba ti éta, kaméra béda dina rentang panjang gelombang di mana sensitipitas alus bisa dihontal, kalawan sababaraha kaméra nawiskeun sensitipitas sagala jalan ka handap ka tungtung ultra-violet (UV) spéktrum, dina panjang gelombang sabudeureun 200nm.
●Baca Noise:Baca noise mangrupikeun faktor penting anu sanés dina sensitipitas kaméra, nangtukeun sinyal minimum anu tiasa dideteksi di luhur lantai noise kaméra. Kalayan sora anu dibaca anu luhur, fitur poék henteu tiasa dideteksi sareng rentang dinamis dikirangan parah, hartosna katerangan anu langkung terang atanapi waktos paparan anu langkung lami & laju gerakan anu langkung laun kedah dianggo.
Spésifikasi TDI: naon anu penting?
Ayeuna, kaméra TDI dianggo pikeun pamariksaan wéb, éléktronika sareng pamariksaan manufaktur, sareng aplikasi visi mesin anu sanés. Di sagigireun ieu, aya aplikasi cahaya remen anu nangtang sapertos pencitraan fluoresensi sareng scanning slide.
Sanajan kitu, ku bubuka-speed tinggi, noise low, sensitipitas tinggi kaméra TDI CMOS, aya poténsi gede pikeun speed na efisiensi kanaékan aplikasi anyar nu saméméhna ngan dipaké kaméra aréa-scan. Salaku urang diwanohkeun dina awal artikel, kaméra TDI bisa jadi pilihan pangalusna pikeun ngahontal speeds tinggi na kualitas gambar tinggi boh subjék pencitraan dina gerak konstan geus, atawa dimana kaméra bisa discan sakuliah subjék pencitraan statik.
Contona, dina aplikasi mikroskop, urang bisa ngabandingkeun laju akuisisi téoritis 9K piksel, 256 kaméra TDI tahap kalawan 5 µm piksel jeung kaméra 12 MP aréa scan kaméra kalawan 5 µm piksel. Hayu urang nalungtik acquiring wewengkon 10 x 10 mm kalawan magnification 20x ngaliwatan mindahkeun panggung.
1. Ngagunakeun obyektif 20x kalawan kaméra scan aréa bakal nganteurkeun hiji widang Imaging of view 1,02 x 0,77 mm.
2. Kalawan kaméra TDI, obyektif 10x kalawan magnification tambahan 2x bisa dipaké pikeun nungkulan sagala watesan dina widang mikroskop of view, pikeun nganteurkeun hiji widang Imaging horizontal 2.3mm of view.
3. Anggap 2% piksel tumpang tindihna antara gambar pikeun tujuan stitching, 0,5 detik pikeun mindahkeun panggung ka lokasi set, sarta waktu paparan 10ms, urang bisa ngitung waktu kaméra scan aréa bakal nyandak. Nya kitu, urang tiasa ngitung waktos kaméra TDI bakal nyandak upami panggung tetep gerak konstan pikeun nyeken arah Y, kalayan waktos paparan anu sami per garis.
4. Dina hal ieu, kaméra scan wewengkon bakal merlukeun 140 gambar bisa kaala, kalawan 63 detik spent pindah panggung. Kaméra TDI ngan ukur nyandak 5 gambar anu panjang, ngan ukur 2 detik kanggo mindahkeun panggung ka kolom salajengna.
5. The total waktu spent acquiring wewengkon 10 x 10 mm bakal64,4 detik pikeun kaméra scan wewengkon,jeung ngan9,9 detik pikeun kaméra TDI.
Upami anjeun hoyong ningali naha kaméra TDI tiasa cocog sareng aplikasi anjeun sareng nyumponan kabutuhan anjeun, hubungi kami ayeuna.
