25/08/12நுகர்வோர் கேமரா சந்தையில் வண்ண கேமராக்கள் ஆதிக்கம் செலுத்தினாலும், அறிவியல் இமேஜிங்கில் ஒரே வண்ணமுடைய கேமராக்கள் அதிகம் காணப்படுகின்றன.
கேமரா சென்சார்கள் தாங்கள் சேகரிக்கும் ஒளியின் நிறத்தையோ அல்லது அலைநீளத்தையோ இயல்பாகவே கண்டறியும் திறன் கொண்டவை அல்ல. வண்ணப் படத்தை அடைய உணர்திறன் மற்றும் இடஞ்சார்ந்த மாதிரி எடுப்பதில் பல சமரசங்கள் தேவைப்படுகின்றன. இருப்பினும், நோயியல், ஹிஸ்டாலஜி அல்லது சில தொழில்துறை ஆய்வு போன்ற பல இமேஜிங் பயன்பாடுகளில், வண்ணத் தகவல் அவசியம், எனவே வண்ண அறிவியல் கேமராக்கள் இன்னும் பொதுவானவை.
இந்தக் கட்டுரை அறிவியல் கேமராக்கள் என்ன நிறம், அவை எவ்வாறு இயங்குகின்றன, அவற்றின் பலம் மற்றும் வரம்புகள் மற்றும் அறிவியல் பயன்பாடுகளில் அவற்றின் ஒரே வண்ணமுடைய சகாக்களை விட அவை எங்கு சிறப்பாக செயல்படுகின்றன என்பதை ஆராய்கிறது.
வண்ண அறிவியல் கேமராக்கள் என்றால் என்ன?
வண்ண அறிவியல் கேமரா என்பது ஒரு சிறப்பு இமேஜிங் சாதனமாகும், இது RGB வண்ணத் தகவலை அதிக நம்பகத்தன்மை, துல்லியம் மற்றும் நிலைத்தன்மையுடன் பிடிக்கிறது. காட்சி முறையீட்டை முன்னுரிமைப்படுத்தும் நுகர்வோர் தர வண்ண கேமராக்களைப் போலன்றி, அறிவியல் வண்ண கேமராக்கள் அளவு இமேஜிங்கிற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, அங்கு வண்ண துல்லியம், சென்சார் நேரியல்பு மற்றும் டைனமிக் வரம்பு ஆகியவை மிக முக்கியமானவை.
இந்த கேமராக்கள், பிரைட்ஃபீல்ட் மைக்ரோஸ்கோபி, ஹிஸ்டாலஜி, மெட்டீரியல் அனாலிசிஸ் மற்றும் மெஷின் விஷன் பணிகள் போன்ற பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு காட்சி விளக்கம் அல்லது வண்ண அடிப்படையிலான வகைப்பாடு அவசியம். பெரும்பாலான வண்ண அறிவியல் கேமராக்கள் CMOS அல்லது sCMOS சென்சார்களை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, அவை அறிவியல் மற்றும் தொழில்துறை ஆராய்ச்சியின் கடுமையான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
பல்வேறு இமேஜிங் அமைப்புகளைப் பற்றிய ஆழமான பார்வைக்கு, எங்கள் உயர் செயல்திறன் கொண்ட தேர்வை ஆராயுங்கள்.அறிவியல் கேமராதொழில்முறை பயன்பாடுகளுக்காக உருவாக்கப்பட்ட மாதிரிகள்.
நிறத்தை அடைதல்: பேயர் வடிகட்டி
வழக்கமாக, கேமராக்களில் வண்ணக் கண்டறிதல், மானிட்டர்கள் மற்றும் திரைகளில் வண்ண மறுஉருவாக்கம் செய்வது போலவே அடையப்படுகிறது: அருகிலுள்ள சிவப்பு, பச்சை மற்றும் நீல பிக்சல்களை முழு வண்ண 'சூப்பர் பிக்சல்களாக' இணைப்பதன் மூலம். R, G மற்றும் B சேனல்கள் அனைத்தும் அவற்றின் அதிகபட்ச மதிப்பில் இருக்கும்போது, ஒரு வெள்ளை பிக்சல் காணப்படுகிறது.
உள்வரும் ஃபோட்டான்களின் அலைநீளத்தை சிலிக்கான் கேமராக்கள் கண்டறிய முடியாததால், ஒவ்வொரு R, G அல்லது B அலைநீள சேனலின் பிரிப்பும் வடிகட்டுதல் மூலம் அடையப்பட வேண்டும்.
சிவப்பு பிக்சல்களில், ஸ்பெக்ட்ரமின் சிவப்புப் பகுதியில் உள்ள அலைநீளங்களைத் தவிர மற்ற அனைத்து அலைநீளங்களையும் தடுக்க பிக்சலின் மேல் ஒரு தனிப்பட்ட வடிகட்டி வைக்கப்படுகிறது, அதேபோல் நீலம் மற்றும் பச்சை நிறத்திற்கும். இருப்பினும், மூன்று வண்ண சேனல்களைக் கொண்டிருந்தாலும் இரு பரிமாணங்களில் ஒரு சதுர டைலிங்கை அடைய, படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு சிவப்பு, ஒரு நீலம் மற்றும் இரண்டு பச்சை பிக்சல்களிலிருந்து ஒரு சூப்பர் பிக்சல் உருவாகிறது.
வண்ண கேமராக்களுக்கான பேயர் வடிகட்டி அமைப்பு
குறிப்பு: பேயர் வடிகட்டி அமைப்பைப் பயன்படுத்தி, பச்சை, சிவப்பு, நீலம், பச்சை பிக்சல்களின் மீண்டும் மீண்டும் சதுர 4-பிக்சல் அலகுகளைப் பயன்படுத்தி வண்ண கேமராக்களுக்கான தனிப்பட்ட பிக்சல்களில் சேர்க்கப்படும் வண்ண வடிப்பான்களின் அமைப்பு. 4-பிக்சல் அலகுக்குள் வரிசை வேறுபடலாம்.
பெரும்பாலான ஒளி மூலங்கள் (சூரியனிலிருந்து வெள்ளை LEDகள் வரை) நிறமாலையின் பச்சைப் பகுதியில் உச்ச தீவிரத்தை வெளிப்படுத்துவதாலும், ஒளி உணரிகள் (சிலிக்கான் அடிப்படையிலான கேமரா சென்சார்கள் முதல் நம் கண்கள் வரை) பொதுவாக பச்சை நிறத்தில் உச்ச உணர்திறனைக் காண்பதாலும் பச்சை பிக்சல்கள் முன்னுரிமை அளிக்கப்படுகின்றன.
இருப்பினும், பட பகுப்பாய்வு மற்றும் காட்சியைப் பொறுத்தவரை, படங்கள் பொதுவாக பயனருக்கு வழங்கப்படுவதில்லை, பிக்சல்கள் ஒவ்வொன்றும் அவற்றின் R, G அல்லது B மதிப்பை மட்டுமே காண்பிக்கின்றன. 'டிபேயரிங்' எனப்படும் ஒரு செயல்பாட்டில், அருகிலுள்ள பிக்சல்களின் மதிப்புகளை இடைக்கணிப்பதன் மூலம், கேமராவின் ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் 3-சேனல் RGB மதிப்பு உருவாக்கப்படுகிறது.
எடுத்துக்காட்டாக, ஒவ்வொரு சிவப்பு பிக்சலும் அருகிலுள்ள நான்கு பச்சை பிக்சல்களின் சராசரியிலிருந்தோ அல்லது வேறு ஏதேனும் வழிமுறையிலிருந்தோ, அதேபோல் அருகிலுள்ள நான்கு நீல பிக்சல்களிலிருந்தோ ஒரு பச்சை மதிப்பை உருவாக்கும்.
நிறத்தின் நன்மை தீமைகள்
நன்மை
● நீங்கள் அதை வண்ணத்தில் காணலாம்! வண்ணம் மனித விளக்கத்தை மேம்படுத்தும் மதிப்புமிக்க தகவல்களை வெளிப்படுத்துகிறது, குறிப்பாக உயிரியல் அல்லது பொருள் மாதிரிகளை பகுப்பாய்வு செய்யும் போது.
● ஒரே வண்ணமுடைய கேமராவைப் பயன்படுத்தி தொடர்ச்சியான R, G மற்றும் B படங்களை எடுப்பதை விட RGB வண்ணப் படங்களைப் பிடிப்பது மிகவும் எளிமையானது.
பாதகம்
● அலைநீளத்தைப் பொறுத்து, வண்ண கேமராக்களின் உணர்திறன் அவற்றின் ஒற்றை நிற சகாக்களுடன் ஒப்பிடும்போது வெகுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது. ஸ்பெக்ட்ரமின் சிவப்பு மற்றும் நீலப் பகுதியில், இந்த அலைநீளங்களைக் கடந்து செல்லும் நான்கு பிக்சல் வடிப்பான்களில் ஒன்று மட்டுமே இருப்பதால், ஒளி சேகரிப்பு இந்த அலைநீளங்களில் சமமான ஒற்றை நிற கேமராவின் 25% ஆக இருக்கும். பச்சை நிறத்தில், காரணி 50% ஆகும். கூடுதலாக, எந்த வடிகட்டியும் சரியானது அல்ல: உச்ச பரிமாற்றம் 100% க்கும் குறைவாக இருக்கும், மேலும் சரியான அலைநீளத்தைப் பொறுத்து மிகவும் குறைவாக இருக்கலாம்.
● நுண்ணிய விவரங்களின் தெளிவுத்திறன் மோசமடைகிறது, ஏனெனில் மாதிரி விகிதங்கள் இந்த அதே காரணிகளால் குறைக்கப்படுகின்றன (R, B க்கு 25% ஆகவும் G க்கு 50% ஆகவும்). சிவப்பு பிக்சல்களின் விஷயத்தில், 4 பிக்சல்களில் 1 மட்டுமே சிவப்பு ஒளியைப் பிடிக்கிறது, தெளிவுத்திறனைக் கணக்கிடுவதற்கான பயனுள்ள பிக்சல் அளவு ஒவ்வொரு பரிமாணத்திலும் 2 மடங்கு பெரியது.
● வண்ண கேமராக்களில் எப்போதும் ஒரு அகச்சிவப்பு (IR) வடிகட்டியும் அடங்கும். இது சிலிக்கான் கேமராக்கள் மனித கண்ணுக்குத் தெரியாத சில IR அலைநீளங்களைக் கண்டறியும் திறன் காரணமாகும், 700nm முதல் சுமார் 1100nm வரை. இந்த IR ஒளி வடிகட்டப்படாவிட்டால், அது வெள்ளை சமநிலையை பாதிக்கும், இதன் விளைவாக தவறான வண்ண இனப்பெருக்கம் ஏற்படும், மேலும் உருவாக்கப்பட்ட படம் கண்ணால் பார்க்கப்படுவதோடு பொருந்தாது. எனவே, இந்த IR ஒளியை வடிகட்ட வேண்டும், அதாவது இந்த அலைநீளங்களைப் பயன்படுத்தும் இமேஜிங் பயன்பாடுகளுக்கு வண்ண கேமராக்களைப் பயன்படுத்த முடியாது.
வண்ண கேமராக்கள் எப்படி வேலை செய்கின்றன?
ஒரு பொதுவான வண்ண கேமரா குவாண்டம் செயல்திறன் வளைவின் எடுத்துக்காட்டு
குறிப்பு: சிவப்பு, நீலம் மற்றும் பச்சை வடிகட்டி கொண்ட பிக்சல்களுக்கு தனித்தனியாகக் காட்டப்படும் குவாண்டம் செயல்திறனின் அலைநீள சார்பு. வண்ண வடிப்பான்கள் இல்லாமல் அதே சென்சாரின் குவாண்டம் செயல்திறனும் காட்டப்பட்டுள்ளது. வண்ண வடிப்பான்களைச் சேர்ப்பது குவாண்டம் செயல்திறனைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது.
ஒரு அறிவியல் வண்ண கேமராவின் மையமானது அதன் பட உணரி ஆகும், பொதுவாக ஒருCMOS கேமரா or sCMOS கேமரா(அறிவியல் CMOS), பேயர் வடிகட்டியுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளது. ஃபோட்டான் பிடிப்பிலிருந்து பட வெளியீடு வரையிலான பணிப்பாய்வு பல முக்கிய படிகளை உள்ளடக்கியது:
1. ஃபோட்டான் கண்டறிதல்: ஒளி லென்ஸுக்குள் நுழைந்து சென்சாரைத் தாக்கும். ஒவ்வொரு பிக்சலும் அது கொண்டு செல்லும் வண்ண வடிகட்டியைப் பொறுத்து ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீளத்திற்கு உணர்திறன் கொண்டது.
2. மின்னூட்ட மாற்றம்: ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் கீழே உள்ள ஒளி இருமுனையத்தில் ஃபோட்டான்கள் ஒரு மின் மின்னூட்டத்தை உருவாக்குகின்றன.
3. ரீட்அவுட் & ஆம்ப்ளிஃபிகேஷன்: மின்னூட்டங்கள் மின்னழுத்தங்களாக மாற்றப்படுகின்றன, வரிசையாகப் படிக்கப்படுகின்றன, மேலும் அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றிகள் மூலம் டிஜிட்டல் மயமாக்கப்படுகின்றன.
4. வண்ண மறுகட்டமைப்பு: கேமராவின் உள் செயலி அல்லது வெளிப்புற மென்பொருள், வடிகட்டப்பட்ட தரவிலிருந்து முழு வண்ணப் படத்தை டெமோசைசிங் அல்காரிதம்களைப் பயன்படுத்தி இடைக்கணிக்கிறது.
5. படத் திருத்தம்: துல்லியமான, நம்பகமான வெளியீட்டை உறுதி செய்வதற்காக, தட்டையான-புலத் திருத்தம், வெள்ளை சமநிலை மற்றும் இரைச்சல் குறைப்பு போன்ற பிந்தைய செயலாக்கப் படிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
ஒரு வண்ண கேமராவின் செயல்திறன் அதன் சென்சார் தொழில்நுட்பத்தைப் பெரிதும் சார்ந்துள்ளது. நவீன CMOS கேமரா சென்சார்கள் வேகமான பிரேம் வீதங்களையும் குறைந்த இரைச்சலையும் வழங்குகின்றன, அதே நேரத்தில் sCMOS சென்சார்கள் குறைந்த ஒளி உணர்திறன் மற்றும் பரந்த டைனமிக் வரம்பிற்கு உகந்ததாக உள்ளன, இது அறிவியல் பணிகளுக்கு மிகவும் முக்கியமானது. இந்த அடிப்படைகள் வண்ண மற்றும் ஒரே வண்ணமுடைய கேமராக்களை ஒப்பிடுவதற்கான தளத்தை அமைக்கின்றன.
வண்ண கேமராக்கள் vs. ஒரே வண்ணமுடைய கேமராக்கள்: முக்கிய வேறுபாடுகள்
குறைந்த வெளிச்சத்தில் வேலை செய்வதற்கான வண்ண மற்றும் ஒரே வண்ணமுடைய கேமரா படங்களுக்கு இடையிலான ஒப்பீடு.
குறிப்பு: வண்ண கேமரா (இடது) மற்றும் ஒரே வண்ணமுடைய கேமரா (வலது) மூலம் கண்டறியப்பட்ட சிவப்பு அலைநீள உமிழ்வுடன் கூடிய ஃப்ளோரசன்ட் படம், மற்ற கேமரா விவரக்குறிப்புகள் அப்படியே உள்ளன. வண்ணப் படம் கணிசமாகக் குறைந்த சிக்னல்-இரைச்சல் விகிதம் மற்றும் தெளிவுத்திறனைக் காட்டுகிறது.
வண்ண மற்றும் ஒரே வண்ணமுடைய கேமராக்கள் இரண்டும் பல கூறுகளைப் பகிர்ந்து கொண்டாலும், செயல்திறன் மற்றும் பயன்பாட்டு நிகழ்வுகளில் அவற்றின் வேறுபாடுகள் குறிப்பிடத்தக்கவை. இங்கே ஒரு விரைவான ஒப்பீடு:
| அம்சம் | வண்ண கேமரா | மோனோக்ரோம் கேமரா |
| சென்சார் வகை | பேயர்-வடிகட்டப்பட்ட CMOS/sCMOS | வடிகட்டப்படாத CMOS/sCMOS |
| ஒளி உணர்திறன் | குறைவாக (வண்ண வடிப்பான்கள் ஒளியைத் தடுப்பதால்) | அதிக (வடிப்பான்களால் ஒளி இழக்கப்படவில்லை) |
| இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறன் | குறைந்த செயல்திறன் தெளிவுத்திறன் (டிமோசைசிங்) | முழு இயல்பான தெளிவுத்திறன் |
| சிறந்த பயன்பாடுகள் | பிரைட்ஃபீல்ட் நுண்ணோக்கி, ஹிஸ்டாலஜி, பொருட்கள் ஆய்வு | ஒளிர்வு, குறைந்த ஒளி இமேஜிங், உயர் துல்லிய அளவீடுகள் |
| வண்ணத் தரவு | முழு RGB தகவலையும் பிடிக்கிறது | கிரேஸ்கேலை மட்டும் படம்பிடிக்கும் |
சுருக்கமாகச் சொன்னால், விளக்கம் அல்லது பகுப்பாய்விற்கு வண்ணம் முக்கியமானதாக இருக்கும்போது வண்ண கேமராக்கள் சிறந்தவை, அதே நேரத்தில் ஒரே வண்ணமுடைய கேமராக்கள் உணர்திறன் மற்றும் துல்லியத்திற்கு ஏற்றவை.
அறிவியல் பயன்பாடுகளில் வண்ண கேமராக்கள் சிறந்து விளங்கும் இடம்
அவற்றின் வரம்புகள் இருந்தபோதிலும், வண்ண வேறுபாடு முக்கியமாக இருக்கும் பல சிறப்புப் பகுதிகளில் வண்ண கேமராக்கள் சிறப்பாகச் செயல்படுகின்றன. அவை எங்கு பிரகாசிக்கின்றன என்பதற்கான சில எடுத்துக்காட்டுகள் கீழே:
உயிரியல் மற்றும் நுண்ணோக்கி
வண்ண கேமராக்கள் பொதுவாக பிரகாசமான புல நுண்ணோக்கியில், குறிப்பாக ஹிஸ்டாலஜிக்கல் பகுப்பாய்வில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. H&E அல்லது கிராம் ஸ்டைனிங் போன்ற ஸ்டைனிங் நுட்பங்கள் RGB இமேஜிங் மூலம் மட்டுமே விளக்கக்கூடிய வண்ண அடிப்படையிலான மாறுபாட்டை உருவாக்குகின்றன. கல்வி ஆய்வகங்கள் மற்றும் நோயியல் துறைகளும் கற்பித்தல் அல்லது நோயறிதல் பயன்பாட்டிற்காக உயிரியல் மாதிரிகளின் யதார்த்தமான படங்களைப் பிடிக்க வண்ண கேமராக்களை நம்பியுள்ளன.
பொருட்கள் அறிவியல் மற்றும் மேற்பரப்பு பகுப்பாய்வு
பொருட்கள் ஆராய்ச்சியில், அரிப்பு, ஆக்சிஜனேற்றம், பூச்சுகள் மற்றும் பொருள் எல்லைகளை அடையாளம் காண வண்ணப் படமாக்கல் மதிப்புமிக்கது. வண்ண கேமராக்கள் மேற்பரப்பு முடிவில் உள்ள நுட்பமான மாறுபாடுகள் அல்லது ஒரே வண்ணமுடைய இமேஜிங் தவறவிடக்கூடிய குறைபாடுகளைக் கண்டறிய உதவுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, கூட்டுப் பொருட்கள் அல்லது அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் பலகைகளை மதிப்பிடுவதற்கு பெரும்பாலும் துல்லியமான வண்ணப் பிரதிநிதித்துவம் தேவைப்படுகிறது.
இயந்திர பார்வை மற்றும் ஆட்டோமேஷன்
தானியங்கி ஆய்வு அமைப்புகளில், பொருள் வரிசைப்படுத்தல், குறைபாடு கண்டறிதல் மற்றும் லேபிளிங் சரிபார்ப்புக்கு வண்ண கேமராக்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை இயந்திர பார்வை வழிமுறைகள் வண்ண குறிப்புகளின் அடிப்படையில் பாகங்கள் அல்லது தயாரிப்புகளை வகைப்படுத்த அனுமதிக்கின்றன, உற்பத்தியில் தானியங்கி துல்லியத்தை மேம்படுத்துகின்றன.
கல்வி, ஆவணப்படுத்தல் மற்றும் சமூகப் பரப்புரை
அறிவியல் நிறுவனங்கள் பெரும்பாலும் வெளியீடுகள், மானிய முன்மொழிவுகள் மற்றும் வெளிநடவடிக்கைகளுக்கு உயர்தர வண்ணப் படங்களைக் கோருகின்றன. ஒரு வண்ணப் படம் அறிவியல் தரவின் மிகவும் உள்ளுணர்வு மற்றும் பார்வைக்கு ஈர்க்கும் பிரதிநிதித்துவத்தை வழங்குகிறது, குறிப்பாக துறைகளுக்கு இடையேயான தொடர்பு அல்லது பொது ஈடுபாட்டிற்கு.
இறுதி எண்ணங்கள்
வண்ண வேறுபாடு முக்கியத்துவம் வாய்ந்த நவீன இமேஜிங் பணிப்பாய்வுகளில் வண்ண அறிவியல் கேமராக்கள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. உணர்திறன் அல்லது மூல தெளிவுத்திறனில் அவை ஒரே வண்ணமுடைய கேமராக்களுடன் பொருந்தவில்லை என்றாலும், இயற்கையான, புரிந்துகொள்ளக்கூடிய படங்களை வழங்கும் அவற்றின் திறன், உயிரியல் அறிவியல் முதல் தொழில்துறை ஆய்வு வரையிலான துறைகளில் அவற்றை இன்றியமையாததாக ஆக்குகிறது.
நிறம் மற்றும் ஒரே வண்ணமுடைய படங்களைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது, உங்கள் இமேஜிங் இலக்குகளைக் கவனியுங்கள். உங்கள் பயன்பாட்டிற்கு குறைந்த ஒளி செயல்திறன், அதிக உணர்திறன் அல்லது ஒளிரும் தன்மையைக் கண்டறிதல் தேவைப்பட்டால், ஒரே வண்ணமுடைய அறிவியல் கேமரா உங்களுக்கு சிறந்த தேர்வாக இருக்கலாம். ஆனால் பிரகாசமான புல இமேஜிங், பொருள் பகுப்பாய்வு அல்லது வண்ண-குறியிடப்பட்ட தகவல்களை உள்ளடக்கிய எந்தவொரு பணிக்கும், ஒரு வண்ணத் தீர்வு சிறந்ததாக இருக்கலாம்.
அறிவியல் ஆராய்ச்சிக்கான மேம்பட்ட வண்ண இமேஜிங் அமைப்புகளை ஆராய, உங்கள் தேவைகளுக்கு ஏற்ப வடிவமைக்கப்பட்ட உயர் செயல்திறன் கொண்ட CMOS கேமராக்கள் மற்றும் sCMOS மாடல்களின் முழு வரிசையையும் உலாவுக.
டக்சன் ஃபோட்டோனிக்ஸ் கோ., லிமிடெட். அனைத்து உரிமைகளும் பாதுகாக்கப்பட்டவை. மேற்கோள் காட்டும்போது, தயவுசெய்து மூலத்தை ஒப்புக்கொள்ளவும்:www.டக்ஸன்.காம்
