23/10/10Ucheleweshaji wa wakati & ujumuishaji (TDI) ni mbinu ya kupiga picha inayojengwa kwa kanuni ya kuchanganua laini, ambapo mfululizo wa picha zenye mwelekeo mmoja hunaswa ili kutoa picha kwa kuweka muda wa mwendo wa sampuli na kunasa kipande cha picha kwa kuchochea. Ingawa teknolojia hii imekuwepo kwa miongo kadhaa, kwa kawaida imekuwa ikihusishwa na matumizi ya unyeti wa chini, kama vile ukaguzi wa wavuti.
Kizazi kipya cha kamera kimechanganya unyeti wa sCMOS na kasi ya TDI ili kutoa picha ya ubora sawa na utambazaji wa eneo lakini kwa uwezekano wa maagizo ya ukubwa wa haraka zaidi. Hii inaonekana hasa katika hali ambapo picha ya sampuli kubwa katika hali ya chini ya mwanga inahitajika. Katika dokezo hili la kiufundi, tunaelezea jinsi utambazaji wa TDI unavyofanya kazi, na kulinganisha muda wa kupiga picha na mbinu ya kulinganishwa ya kuchanganua eneo kubwa, upigaji picha wa vigae na mshono.
Kutoka kwa utambazaji wa laini hadi TDI
Upigaji picha wa kuchanganua mstari ni mbinu ya upigaji picha inayotumia mstari mmoja wa saizi (inayorejelewa kama safu wima, au hatua) kuchukua kipande cha picha wakati sampuli iko katika mwendo. Kwa kutumia mitambo ya kuwasha umeme, 'kipande' kimoja cha picha huchukuliwa sampuli inapopitisha kihisi. Kwa kuongeza kasi ya vichochezi vya kamera ili kunasa picha kwa hatua na mwendo wa sampuli na kutumia kinyakuzi cha fremu kunasa picha hizi, zinaweza kuunganishwa ili kuunda upya picha.
Upigaji picha wa TDI unatokana na kanuni hii ya kunasa picha ya sampuli, hata hivyo, hutumia hatua nyingi ili kuongeza idadi ya elektroni zilizonaswa. Sampuli inapopita kila hatua, maelezo zaidi hukusanywa na kuongezwa kwa fotoelectrons zilizopo zilizonaswa na hatua za awali na kuchanganyikiwa katika mchakato sawa na vifaa vya CCD. Sampuli inapopita katika hatua ya mwisho, elektroni zilizokusanywa hutumwa kwenye usomaji, na mawimbi yaliyounganishwa kwenye safu hutumiwa kutoa kipande cha picha. Katika Mchoro 1, kunasa picha kwenye kifaa kilicho na safu wima tano za TDI (hatua) zinaonyeshwa.
Kielelezo cha 1: mfano uliohuishwa wa kunasa picha kwa kutumia teknolojia ya TDI. Sampuli (T ya bluu) hupitishwa juu ya kifaa cha kunasa picha cha TDI (safu ya saizi 5, hatua 5 za TDI), na elektroni za picha hunaswa katika kila hatua na kuongezwa kwenye kiwango cha mawimbi. Usomaji hubadilisha hii kuwa picha ya dijiti.
1a: Picha (T ya bluu) inatambulishwa kwenye jukwaa; T iko kwenye mwendo kama inavyoonyeshwa kwenye kifaa.
1b: T inapopita hatua ya kwanza, kamera ya TDI inasisitizwa kukubali elektroni za picha ambazo hunaswa na saizi zinapopiga hatua ya kwanza kwenye kihisi cha TDI. Kila safu ina msururu wa saizi zinazonasa photoelectrons moja moja.
1c: Photoelectroni hizi zilizonaswa huchanganyika hadi hatua ya pili, ambapo kila safu husukuma kiwango chake cha mawimbi hadi hatua inayofuata.
1d: Baada ya muda kusonga kwa sampuli ya umbali wa pikseli moja, seti ya pili ya elektroni hunaswa kwenye hatua ya pili, na kuongezwa kwa zilizonaswa hapo awali, na kuongeza mawimbi. Katika hatua ya 1, seti mpya ya elektroni za picha hunaswa, inayolingana na kipande kinachofuata cha kunasa picha.
1e: Michakato ya kunasa picha iliyofafanuliwa katika hatua ya 1d inarudiwa kadiri picha inavyosogea mbele ya kihisi. Hii huunda ishara kutoka kwa photoelectrons kutoka kwa hatua. Ishara hupitishwa kwenye usomaji, ambao hubadilisha ishara ya photoelectron kuwa usomaji wa dijiti.
1f: Usomaji wa kidijitali unaonyeshwa kama safu wima ya picha kwa safu wima. Hii inaruhusu kwa ajili ya ujenzi wa digital wa picha.
Kwa vile kifaa cha TDI kina uwezo wa kupitisha elektroni za picha kwa wakati mmoja kutoka hatua moja hadi nyingine, na kunasa elektroni mpya kutoka hatua ya kwanza wakati sampuli iko katika mwendo, picha inaweza kuwa isiyo na kikomo katika idadi ya safu mlalo zilizonaswa. Viwango vya vichochezi, ambavyo huamua idadi ya nyakati za kupiga picha (mtini 1a) hutokea, vinaweza kuwa kwenye mpangilio wa mamia ya kHz.
Kwa mfano wa Mchoro 2, slaidi ya darubini ya 29 x 17 mm ilinaswa katika sekunde 10.1 kwa kutumia kamera ya TDI ya pikseli 5 µm. Hata katika viwango muhimu vya kukuza, kiwango cha ukungu ni kidogo. Hii inawakilisha maendeleo makubwa kwa vizazi vilivyopita vya teknolojia hii.
Kwa maelezo zaidi, Jedwali la 1 linaonyesha muda wa upigaji picha wakilishi kwa mfululizo wa saizi za kawaida za sampuli katika 10, 20, na 40 x zoom.
Kielelezo cha 2: Picha ya sampuli ya umeme iliyonaswa kwa kutumia Tucsen 9kTDI. Mfiduo 10 ms, muda wa kunasa 10.1 s.
Jedwali la 1: Mchanganyiko wa muda wa kunasa sampuli za ukubwa tofauti (sekunde) kwa kutumia kamera ya Tucsen 9kTDI kwenye mfululizo wa hatua ya magari ya Zaber MVR saa 10, 20, na 40 x kwa muda wa kukaribia aliye 1 & 10 ms.
Upigaji picha wa eneo
Upigaji picha wa eneo katika kamera za sCMOS unahusisha kunasa picha nzima kwa wakati mmoja kwa kutumia safu ya 2-dimensional ya saizi. Kila pikseli inachukua mwanga, na kuibadilisha kuwa ishara za umeme kwa usindikaji wa haraka na kuunda picha kamili na azimio la juu na kasi. Ukubwa wa picha ambayo inaweza kunaswa katika mwonekano mmoja hutawaliwa na saizi ya pikseli, ukuzaji, na idadi ya saizi katika safu, kwa (1)
Kwa safu ya kawaida, uwanja wa maoni unatolewa na (2)
Katika hali ambapo sampuli ni kubwa mno kwa uga wa mwonekano wa kamera, picha inaweza kutengenezwa kwa kutenganisha picha kwenye gridi ya picha za ukubwa wa sehemu ya kutazama. Ukamataji wa picha hizi hufuata muundo, ambapo hatua itasogea kwenye nafasi kwenye gridi ya taifa, hatua itatulia, na kisha picha itakamata. Katika kamera zinazosonga, kuna muda wa ziada wa kusubiri wakati shutter inazunguka. Picha hizi zinaweza kunaswa kwa kusogeza mkao wa kamera na kuziunganisha pamoja. Mchoro wa 3 unaonyesha picha kubwa ya seli ya binadamu iliyo chini ya hadubini ya umeme inayoundwa kwa kuunganisha pamoja picha 16 ndogo zaidi.
Kielelezo cha 3: Slaidi ya seli ya binadamu ikinaswa na kamera ya kuchanganua eneo kwa kutumia picha ya kigae na kushona.
Kwa ujumla, kutatua maelezo zaidi kutahitaji picha zaidi kuzalishwa na kuunganishwa kwa njia hii. Suluhisho mojawapo kwa hili ni kuajiriwaskanning ya kamera ya umbizo kubwa, ambayo ina vitambuzi vikubwa vilivyo na idadi kubwa ya saizi, sanjari na optics maalum, kuruhusu kiasi kikubwa cha maelezo kunaswa.
Ulinganisho kati ya TDI na skanning ya eneo (Tile & Stitch)
Kwa uchanganuzi wa eneo kubwa la sampuli, utambazaji wa Tile & Stitch na TDI ni suluhisho zinazofaa, hata hivyo kwa kuchagua njia bora, inawezekana kupunguza muda unaohitajika kuchanganua sampuli kwa kiasi kikubwa. Uhifadhi wa wakati huu unatolewa na uwezo wa kuchanganua TDI ili kunasa sampuli inayosonga; kuondoa ucheleweshaji unaohusishwa na upangaji wa hatua na muda wa shutter unaohusishwa na upigaji picha wa vigae na mshono.
Kielelezo cha 4 kinalinganisha vituo (kijani) na miondoko (mistari nyeusi) inayohitajika ili kunasa picha ya seli ya binadamu katika vigae na mshono (kushoto), na TDI (kulia) utambazaji. Kwa kuondoa hitaji la kusimamisha na kupanga upya picha katika upigaji picha wa TDI, inawezekana kupunguza muda wa kupiga picha kwa kiasi kikubwa, kutoa muda wa kufichua ni wa chini <100 ms.
Jedwali la 2 linaonyesha mfano mzuri wa kuchanganua kati ya 9k TDI na kamera ya kawaida ya sCMOS.
Kielelezo cha 4: Motifu ya kuchanganua ya kunasa seli ya binadamu chini ya umeme inayoonyesha vigae na kushona (kushoto) na picha ya TDI (kulia).
Jedwali la 2: Ulinganisho wa taswira ya eneo na taswira ya TDI kwa sampuli ya 15 x 15 mm na lenzi yenye lengo la 10x na muda wa kukaribia aliye 10 ms.
Ingawa TDI inatoa uwezo wa ajabu wa kuongezeka kwa kasi ya kunasa picha, kuna mambo kadhaa kuhusu matumizi ya teknolojia hii. Kwa nyakati za juu za kukaribia aliyeambukizwa (> ms 100), umuhimu wa muda uliopotea kwa vipengele vya kusogeza na kusuluhisha vya uchunguzi wa eneo hupunguzwa ikilinganishwa na muda wa kukaribia aliyeambukizwa. Katika hali kama hizi, kamera za eneo la kuchanganua zinaweza kutoa muda uliopunguzwa wa kutambaza ikilinganishwa na upigaji picha wa TDI. Ili kuona kama teknolojia ya TDI inaweza kukupa manufaa zaidi ya usanidi wako wa sasa,wasiliana nasikwa kikokotoo cha kulinganisha.
Maombi mengine
Maswali mengi ya utafiti yanahitaji maelezo zaidi kuliko picha moja, kama vile upatikanaji wa picha za vituo vingi au multifocus.
Upigaji picha wa vituo vingi katika kamera ya kuchanganua eneo huhusisha kunasa picha kwa kutumia urefu wa mawimbi mengi kwa wakati mmoja. Chaneli hizi kwa kawaida hulingana na urefu tofauti wa mawimbi ya mwanga, kama vile nyekundu, kijani kibichi na bluu. Kila kituo kinanasa urefu wa mawimbi au taarifa ya taswira kutoka eneo la tukio. Kisha kamera inachanganya chaneli hizi ili kutoa picha ya rangi kamili au ya taswira nyingi, ikitoa mwonekano mpana zaidi wa tukio na maelezo mahususi ya taswira. Katika kamera za uchunguzi wa eneo, hii inafanikiwa kwa kufichua kwa njia tofauti, hata hivyo, kwa upigaji picha wa TDI, kigawanyiko kinaweza kutumika kutenganisha kihisi katika sehemu nyingi. Kugawanya 9kTDI (45 mm) katika vitambuzi vya 3 x 15.0 mm bado itakuwa kubwa kuliko kihisi cha kawaida (upana wa pikseli 6.5 µm, pikseli 2048) upana wa 13.3 mm. Zaidi ya hayo, kwa vile TDI inahitaji tu mwanga kwa sehemu ya sampuli inayopigwa picha, skanani zinaweza kuendeshwa kwa baisikeli kwa haraka zaidi.
Eneo lingine ambalo hali hii inaweza kuwa ni katika upigaji picha wa mambo mengi. Upigaji picha wa Multifocus katika kamera za kuchanganua eneo huhusisha kunasa picha nyingi katika umbali tofauti wa kulenga na kuzichanganya ili kuunda picha yenye mchanganyiko na eneo zima likiwa na umakini mkali. Inashughulikia umbali tofauti katika tukio kwa kuchanganua na kuchanganya maeneo ya kulenga kutoka kwa kila picha, na kusababisha uwakilishi wa kina zaidi wa picha. Tena, kwa kutumia amgawanyikoili kugawanya sensor ya TDI katika vipande viwili (22.5 mm), au tatu (15.0 mm), inawezekana kupata picha ya multifocus haraka zaidi kuliko sawa na eneo la scan. Kwa mpangilio wa juu wa multifocus (z rafu za 6 au zaidi) hata hivyo, uchanganuzi wa eneo unaweza kusalia kuwa mbinu ya haraka zaidi ya kupiga picha.
Hitimisho
Dokezo hili la kiufundi linaonyesha tofauti kati ya utambazaji wa eneo na teknolojia ya TDI kwa utambazaji wa eneo kubwa. Kwa kuunganisha utambazaji wa laini na unyeti wa sCMOS, TDI hufanikisha upigaji picha wa haraka, wa ubora wa juu bila kukatizwa, na kupita mbinu za kitamaduni za kuchanganua eneo kama vile vigae na kushona. Tathmini faida za kutumia kikokotoo chetu cha mtandaoni, ukizingatia mawazo mbalimbali yaliyoainishwa katika hati hii. TDI inasimama kama chombo chenye nguvu cha kupiga picha kwa ufanisi chenye uwezo mkubwa wa kupunguza nyakati za upigaji picha katika mbinu za kawaida na za juu za upigaji picha.Ikiwa ungependa kuona kama kamera ya TDI au kamera ya kuchanganua eneo inaweza kulingana na programu yako na kuboresha muda wako wa kunasa, wasiliana nasi leo.
