23/10/10Таъхири вақт ва ҳамгироӣ (TDI) як усули сабти тасвир аст, ки бар асоси принсипи сканкунии хат сохта шудааст, ки дар он як қатор тасвирҳои якченака барои тавлиди тасвир тавассути вақти таъини ҳаракати намуна ва забти буридаи тасвир тавассути триггер гирифта мешаванд. Гарчанде ки ин технология дар тӯли даҳсолаҳо вуҷуд дорад, он одатан бо барномаҳои ҳассосияти паст, ба монанди санҷиши веб алоқаманд аст.
Насли нави камераҳо ҳассосияти sCMOS-ро бо суръати TDI муттаҳид карданд, то аксбардории тасвирро бо сифати баробар ба сканкунии минтақа пешниҳод кунанд, аммо бо потенсиали интиқоли тезтар. Ин махсусан дар ҳолатҳое равшан аст, ки тасвири намунаҳои калон дар шароити нури кам талаб карда мешавад. Дар ин ёддошти техникӣ, мо чӣ тавр кор кардани сканкунии TDI-ро шарҳ медиҳем ва вақти сабти тасвирро бо техникаи муқоисашавандаи сканкунии майдони калон, тасвири плитка ва дӯзандагӣ муқоиса мекунем.
Аз сканкунии хат то TDI
Тасвирҳои скании хатӣ як усули тасвирӣ мебошад, ки як хати ягонаи пикселҳоро (ба сутун ё марҳила номида мешавад) барои гирифтани як буридаи тасвир ҳангоми ҳаракати намуна истифода мебарад. Бо истифода аз механизмҳои триггери электрикӣ, вақте ки намуна аз сенсор мегузарад, як "буридаи" тасвир гирифта мешавад. Тавассути миқёси суръати триггери камера барои гирифтани тасвир дар қадам бо ҳаракати намунавӣ ва бо истифода аз граббери чаҳорчӯба барои гирифтани ин тасвирҳо, онҳоро метавон бо ҳам пайванд кард, то тасвирро барқарор кунад.
Тасвири TDI ба ин принсипи гирифтани тасвири намуна асос ёфтааст, аммо барои зиёд кардани шумораи фотоэлектронҳои гирифташуда марҳилаҳои гуногунро истифода мебарад. Вақте ки намуна ҳар як марҳила мегузарад, маълумоти бештар ҷамъоварӣ карда мешавад ва ба фотоэлектронҳои мавҷуда илова карда мешавад, ки дар марҳилаҳои қаблӣ гирифта шудаанд ва дар раванди шабеҳ ба дастгоҳҳои CCD омехта мешаванд. Вақте ки намуна аз марҳилаи ниҳоӣ мегузарад, фотоэлектронҳои ҷамъшуда ба хондан фиристода мешаванд ва сигнали интегралӣ дар тамоми диапазон барои тавлиди буридаи тасвир истифода мешавад. Дар расми 1, гирифтани тасвир дар дастгоҳ бо панҷ сутуни TDI (марҳила) нишон дода шудааст.
Тасвири 1: намунаи аниматсионии аксбардорӣ бо технологияи TDI. Намуна (кабуд T) аз дастгоҳи аксбардории TDI (сутуни 5 пиксел, 5 марҳилаи TDI) гузаронида мешавад ва дар ҳар як марҳила фотоэлектронҳо гирифта мешаванд ва ба сатҳи сигнал илова карда мешаванд. Хониш онро ба тасвири рақамӣ табдил медиҳад.
1а: Тасвири (Т кабуд) ба саҳна ворид карда мешавад; T тавре ки дар дастгоҳ нишон дода шудааст, дар ҳаракат аст.
1b: Вақте ки T аз марҳилаи аввал мегузарад, камераи TDI барои қабул кардани фотоэлектронҳое, ки аз ҷониби пикселҳо гирифта мешаванд, ҳангоми ворид шудан ба марҳилаи аввал дар сенсори TDI оғоз мешавад. Ҳар як сутун як қатор пикселҳо дорад, ки фотоэлектронҳоро алоҳида мегиранд.
1c: Ин фотоэлектронҳои гирифташуда ба марҳилаи дуюм интиқол дода мешаванд, ки дар он ҳар як сутун сатҳи сигнали худро ба марҳилаи дигар тела медиҳад.
1г: Бо гузашти вақт бо ҳаракати масофаи якпиксели намуна, маҷмӯи дуюми фотоэлектронҳо дар марҳилаи дуюм гирифта мешаванд ва ба фотоэлектронҳои қаблан гирифташуда илова карда мешаванд, ки сигналро зиёд мекунанд. Дар марҳилаи 1 маҷмӯи нави фотоэлектронҳо гирифта мешаванд, ки ба буридаи навбатии аксбардорӣ мувофиқанд.
1e: Равандҳои сабти тасвир, ки дар марҳилаи 1d тавсиф шудаанд, ҳангоми гузаштани тасвир аз сенсор такрор мешаванд. Ин сигналро аз фотоэлектронҳо аз марҳилаҳо месозад. Сигнал ба хондан дода мешавад, ки сигнали фотоэлектрониро ба хондани рақамӣ табдил медиҳад.
1f: Хониши рақамӣ ҳамчун сутуни тасвир ба сутун нишон дода мешавад. Ин имкон медиҳад, ки тасвири рақамӣ барқарор карда шавад.
Азбаски дастгоҳи TDI қодир аст, ки дар як вақт фотоэлектронҳоро аз як марҳила ба марҳилаи дигар гузаронад ва фотоэлектронҳои навро аз марҳилаи аввал ҳангоми ҳаракати намуна сабт кунад, тасвир метавонад дар шумораи сатрҳои гирифташуда беохир бошад. Суръати триггер, ки шумораи маротибаи гирифтани тасвирро муайян мекунад (расми 1а) метавонад ба тартиби садҳо кГц бошад.
Дар мисоли расми 2, слайди микроскопи 29 х 17 мм дар 10,1 сония бо истифода аз камераи 5 мкм пикселии TDI гирифта шудааст. Ҳатто дар сатҳи назарраси масштаб, сатҳи норавшанӣ ҳадди аққал аст. Ин як пешрафти бузургро дар наслҳои қаблии ин технология нишон медиҳад.
Барои тафсилоти бештар, Ҷадвали 1 вақти намояндагии тасвириро барои як қатор андозаҳои маъмулии намуна дар 10, 20 ва 40 x масштаб нишон медиҳад.
Тасвири 2: Тасвири намунаи флуоресцентӣ бо истифода аз Tucsen 9kTDI гирифта шудааст. Экспозиция 10 мс, вақти аксбардорӣ 10,1 с.
Ҷадвали 1: Матритсаи вақти сабти андозаҳои гуногуни намуна (сонияҳо) бо истифода аз камераи Tucsen 9kTDI дар марҳилаи мотордоршудаи силсилаи Zaber MVR дар 10, 20 ва 40 x барои вақти экспозиция 1 ва 10 мс.
Тасвири скании минтақа
Тасвирҳои скании минтақавӣ дар камераҳои sCMOS гирифтани тасвирро дар як вақт бо истифодаи массиви 2-ченакаи пиксел дар бар мегирад. Ҳар як пиксел рӯшноиро гирифта, онро ба сигналҳои электрикӣ барои коркарди фаврӣ табдил медиҳад ва тасвири мукаммалро бо ҳалли баланд ва суръат ба вуҷуд меорад. Андозаи тасвире, ки дар як экспозитсия гирифта мешавад, аз рӯи андозаи пиксел, васеъшавӣ ва шумораи пикселҳо дар массив танзим карда мешавад.1)
Барои массиви стандартӣ майдони назар аз ҷониби ((2)
Дар ҳолатҳое, ки намуна барои майдони назари камера хеле калон аст, тасвирро тавассути ҷудо кардани тасвир ба шабакаи тасвирҳои андозаи майдони назар сохтан мумкин аст. Гирифтани ин тасвирҳо аз рӯи намунае сурат мегирад, ки дар он саҳна ба мавқеъ дар шабака ҳаракат мекунад, саҳна ҷойгир мешавад ва сипас тасвир гирифта мешавад. Дар камераҳои парда, ҳангоми гардиши парда вақти иловагии интизорӣ вуҷуд дорад. Ин тасвирҳоро тавассути ҳаракат додани мавқеи камера ва дӯхтани онҳо гирифтан мумкин аст. Дар расми 3 тасвири калони ҳуҷайраи инсон дар зери микроскопияи флуоресцентӣ, ки тавассути дӯхтани 16 тасвири хурдтар ба вуҷуд омадааст, нишон дода шудааст.
Тасвири 3: Слайди ҳуҷайраи инсон, ки тавассути камераи скании минтақавӣ бо истифода аз тасвири плитка ва дӯзандагӣ сабт шудааст.
Умуман, ҳалли тафсилоти бештар бо ин роҳ тавлид ва дӯхтани тасвирҳои бештарро талаб мекунад. Як роҳи ҳалли ин кор астсканкунии камера формати калон, ки сенсорҳои калон бо шумораи пикселҳои баланд дорад, дар якҷоягӣ бо оптикаи махсус, имкон медиҳад, ки миқдори бештари тафсилот гирифта шавад.
Муқоиса байни TDI ва сканеркунии минтақа (Tile & Stitch)
Барои сканкунии майдони васеъи намунаҳо ҳам сканери Tile & Stitch ва ҳам TDI ҳалли мувофиқанд, аммо бо интихоби усули беҳтарин, вақти заруриро барои сканкунии намуна ба таври назаррас кам кардан мумкин аст. Ин сарфаи вақт тавассути қобилияти сканеркунии TDI барои гирифтани намунаи ҳаракаткунанда тавлид мешавад; бартараф кардани таъхирҳои марбут ба ҷойгиркунии саҳна ва мӯҳлатҳои парда, ки бо тасвири плитка ва дӯзандагӣ алоқаманданд.
Расми 4 таваққуфҳо (сабз) ва ҳаракатҳоро (хатҳои сиёҳ) муқоиса мекунад, ки барои гирифтани тасвири ҳуҷайраи инсон ҳам дар сканкунии сафҳа ва дӯхта (аз чап) ва ҳам TDI (рост) заруранд. Бо бартараф кардани зарурати боздоштан ва аз нав мутобиқ кардани тасвир дар тасвири TDI, мумкин аст, ки вақти тасвирро ба таври назаррас коҳиш дод, бо шарти кам будани вақти экспозиция <100 мс.
Ҷадвали 2 намунаи коршудаи сканкунӣ байни 9k TDI ва камераи стандартии sCMOS-ро нишон медиҳад.
Расми 4: Мотиви сканкунии аксбардории ҳуҷайраи инсон дар зери флуорессенсия, ки плитка ва дӯзандагӣ (аз чап) ва тасвири TDI (рост) нишон медиҳад.
Ҷадвали 2: Муқоисаи сканкунии минтақа ва тасвири TDI барои намунаи 15 x 15 мм бо линзаи объективии 10x ва вақти экспозиция 10 мс.
Дар ҳоле, ки TDI иқтидори афсонавӣ барои баланд бардоштани суръати гирифтани тасвирро пешниҳод мекунад, дар истифодаи ин технология нозукиҳо мавҷуданд. Барои вақти баланди экспозитсия (>100 мс), аҳамияти вақти аз даст рафтани ҳаракат ва танзими ҷанбаҳои сканкунии минтақа нисбат ба вақти экспозитсия кам мешавад. Дар чунин ҳолатҳо, камераҳои сканкунии минтақа метавонанд дар муқоиса бо тасвири TDI вақти сканро кам кунанд. Барои дидани он, ки оё технологияи TDI метавонад ба шумо нисбат ба танзимоти ҷории шумо бартариҳо пешниҳод кунад,бо мо тамос гиредбарои ҳисобкунаки муқоисавӣ.
Барномаҳои дигар
Бисёр саволҳои тадқиқотӣ нисбат ба як тасвир маълумоти бештарро талаб мекунанд, ба монанди ба даст овардани тасвири бисёрканалӣ ё бисёрфокус.
Тасвири бисёрканалӣ дар камераи скании минтақавӣ гирифтани тасвирҳоро бо истифода аз дарозии якчанд мавҷ дар як вақт дар бар мегирад. Ин каналҳо маъмулан ба дарозии мавҷҳои гуногуни нур, ба монанди сурх, сабз ва кабуд мувофиқат мекунанд. Ҳар як канал маълумоти мушаххаси дарозии мавҷ ё спектрро аз ҷойи ҳодиса сабт мекунад. Пас аз он камера ин каналҳоро муттаҳид мекунад, то тасвири пурраи ранга ё мултиспектралиро тавлид кунад ва манзараи ҳамаҷонибаи саҳнаро бо тафсилоти мушаххаси спектрӣ таъмин кунад. Дар камераҳои сканкунии минтақавӣ, ин тавассути экспозицияҳои дискретӣ ба даст оварда мешавад, аммо бо тасвири TDI, тақсимкунакро барои ҷудо кардани сенсор ба қисмҳои гуногун истифода бурдан мумкин аст. Тақсими 9kTDI (45 мм) ба сенсорҳои 3 x 15,0 мм ҳанӯз ҳам аз сенсори стандартӣ (6,5 мкм паҳнои пиксел, 2048 пиксел) паҳнои 13,3 мм калонтар хоҳад буд. Гузашта аз ин, азбаски TDI танҳо равшаниро дар қисми намунаи тасвиршуда талаб мекунад, сканҳоро зудтар давр задан мумкин аст.
Соҳаи дигаре, ки дар он метавонад ин ҳолат бошад, дар тасвири бисёрсоҳавӣ мебошад. Тасвири мултифокус дар камераҳои скании минтақавӣ гирифтани тасвирҳои сершуморро дар фокусҳои гуногун ва омезиши онҳоро барои эҷоди тасвири таркибӣ бо тамоми саҳна дар фокуси тез дар бар мегирад. Он масофаҳои гуногунро дар саҳна тавассути таҳлил ва муттаҳид кардани минтақаҳои фокус аз ҳар як тасвир ҳал мекунад, ки дар натиҷа тасвири муфассалтар тасвир мешавад. Боз, бо истифода аз атақсимкунандабарои тақсим кардани сенсори TDI ба ду (22,5 мм) ё се (15,0 мм) мумкин аст назар ба эквиваленти сканкунии минтақа зудтар ба даст овардани тасвири бисёрфокус имконпазир бошад. Бо вуҷуди ин, барои бисёрфокуси дараҷаи баландтар (z стекҳои 6 ё зиёдтар), сканкунии минтақа эҳтимол аст, ки техникаи зудтарини тасвир боқӣ бимонад.
Хулосахо
Ин ёддошти техникӣ фарқияти байни сканкунии минтақа ва технологияи TDI барои сканкунии майдони васеъро нишон медиҳад. Бо муттаҳид кардани сканкунии хатҳо ва ҳассосияти sCMOS, TDI бе таваққуф тасвири зуд ва босифатро ба даст меорад ва аз усулҳои анъанавии сканкунии минтақавӣ, ба мисли плитка ва дӯзандагӣ болотар аст. Бартариҳои истифодаи ҳисобкунаки онлайни моро бо назардошти фарзияҳои мухталифе, ки дар ин ҳуҷҷат зикр шудаанд, арзёбӣ кунед. TDI ҳамчун воситаи пуриқтидор барои тасвири муассир бо потенсиали бузург барои кам кардани вақтҳои тасвирӣ ҳам дар усулҳои стандартӣ ва ҳам пешрафта мебошад.Агар шумо хоҳед, ки бубинед, ки камераи TDI ё камераи скании минтақавӣ метавонад ба барномаи шумо мувофиқат кунад ва вақти сабти шуморо беҳтар кунад, имрӯз бо мо тамос гиред.
