22/07/13Интегратсияи таъхири вақт (TDI) як техникаи тасвирӣ мебошад, ки қаблан тасвири рақамиро пешбинӣ мекунад, аммо он ҳанӯз ҳам бартариҳои азимро дар канори пешрафтаи тасвири имрӯза таъмин мекунад. Ду ҳолат вуҷуд дорад, ки камераҳои TDI метавонанд дурахшиданд - ҳарду ҳангоми ҳаракати объекти тасвирӣ:
1 - Мавзӯи тасвирӣ табиатан бо суръати доимӣ дар ҳаракат аст, ба монанди дар санҷиши веб (ба монанди скан кардани варақҳои ҳаракаткунандаи коғаз, пластикӣ ё матоъ барои камбудиҳо ва осебҳо), хатҳои васлкунӣ ё микромоеъҳо ва ҷараёнҳои моеъ.
2 - Мавзӯъҳои тасвири статикӣ, ки тавассути камера метавон аксбардорӣ кард, ки тавассути ҳаракат кардани мавзӯъ ё камера аз минтақа ба минтақа интиқол дода мешавад. Мисолҳо сканкунии слайдҳои микроскоп, санҷиши мавод, санҷиши панели ҳамвор ва ғайра мебошанд.
Агар яке аз ин ҳолатҳо метавонад ба тасвири шумо дахл дошта бошад, ин вебсайт ба шумо кӯмак мекунад, ки оё гузариш аз камераҳои анъанавии 2-ченакаи "скании минтақавӣ" ба камераҳои Line Scan TDI метавонад тасвири шуморо афзоиш диҳад.
Мушкилот бо минтақа-скан ва ҳаракати ҳадафҳо
● Motion Blur
Баъзе объектҳои тасвирӣ аз рӯи зарурат, масалан, ҳангоми ҷараёни моеъ ё санҷиши веб ҳаракат мекунанд. Дар дигар замимаҳо, аз қабили сканкунии слайдҳо ва санҷиши маводҳо, нигоҳ доштани объект дар ҳаракат метавонад назар ба қатъи ҳаракат барои ҳар як тасвири гирифташуда хеле тезтар ва самараноктар бошад. Аммо, барои камераҳои сканкунии минтақавӣ, агар объекти тасвирӣ нисбат ба камера дар ҳаракат бошад, ин метавонад душвор бошад.
Норавшании ҳаракат тасвири мошини ҳаракаткунандаро вайрон мекунад
Дар ҳолатҳое, ки рӯшноии маҳдуд доранд ё сифатҳои баланди тасвир талаб карда мешаванд, вақти дуру дарози таъсири камераро талаб кардан мумкин аст. Бо вуҷуди ин, ҳаракати объект нури худро дар тӯли экспозиция ба пикселҳои сершумори камера паҳн мекунад, ки ба "норангшавии ҳаракат" оварда мерасонад. Инро бо роҳи хеле кӯтоҳ нигоҳ доштани экспозицияҳо кам кардан мумкин аст - дар он вақт, ки барои гузаштан аз як пиксели камера лозим аст. Ин астunодатан аз ҳисоби тасвирҳои торик, пурғавғо, аксаран корношоям.
●Дӯзандагӣ
Илова бар ин, маъмулан тасвир кардани объектҳои тасвирии калон ё доимӣ бо камераҳои скании минтақавӣ ба даст овардани тасвирҳои сершуморро талаб мекунад, ки баъдан бо ҳам дӯхта мешаванд. Ин дӯзандагӣ такрори пикселҳоро дар байни тасвирҳои ҳамсоя талаб мекунад, кам кардани самаранокӣ ва зиёд кардани талаботҳои нигоҳдорӣ ва коркарди маълумот.
●Равшании нобаробар
Ғайр аз он, равшанӣ барои пешгирӣ кардани мушкилот ва артефактҳо дар сарҳадҳои байни тасвирҳои дӯхташуда хеле кам кофӣ хоҳад буд. Инчунин, барои таъмин намудани равшанӣ дар майдони кофӣ барои камераи скании минтақавӣ бо шиддатнокии кофӣ аксар вақт истифодаи манбаъҳои нури пурқувват ва гаронарзишро талаб мекунад.
Равшании нобаробар ҳангоми дӯхтани ба даст овардани тасвири чандкаратаи майнаи муш. Тасвир аз Уотсон ва дигарон. 2017: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0180486
Камераи TDI чист ва он чӣ гуна кӯмак мекунад?
Дар камераҳои анъанавии скании 2-ченака се марҳилаи ба даст овардани тасвир вуҷуд дорад: аз нав танзимкунии пиксел, экспозиция ва хондан. Ҳангоми экспозиция фотонҳои ҷои ҳодиса ошкор карда мешаванд, ки дар натиҷа фотоэлектронҳо ба вуҷуд меоянд, ки дар пикселҳои камера то охири экспозиция нигоҳ дошта мешаванд. Сипас арзишҳои ҳар як пиксел хонда мешаванд ва тасвири 2D ташкил карда мешавад. Пас аз он пикселҳо аз нав танзим карда мешаванд ва ҳамаи пардохтҳо тоза карда мешаванд, то экспозитсияи навбатӣ оғоз кунанд.
Аммо, тавре ки зикр гардид, агар объекти тасвирӣ нисбат ба камера ҳаракат кунад, нури объект метавонад дар давоми ин экспозиция ба якчанд пиксел паҳн шавад ва боиси норавшании ҳаракат гардад. Камераҳои TDI ин маҳдудиятро бо истифода аз техникаи инноватсионӣ бартараф мекунанд. Ин дар [Аниматсия 1] нишон дода шудааст.
●Чӣ тавр камераҳои TDI кор мекунанд
Камераҳои TDI ба таври куллӣ аз камераҳои скании минтақавӣ кор мекунанд. Ҳангоме ки объекти тасвирӣ ҳангоми экспозиция дар саросари камера ҳаракат мекунад, зарядҳои электронии тасвири гирифташуда низ ҳаракат мекунанд ва ҳамоҳанг боқӣ мемонанд. Ҳангоми экспозиция, камераҳои TDI қодиранд, ки ҳама зарядҳои бадастомадаро аз як сатри пиксел ба сатри дигар, дар баробари камера, бо ҳаракати объекти тасвирӣ ҳамоҳанг созанд. Ҳангоме ки мавзӯъ дар саросари камера ҳаракат мекунад, ҳар як сатр (бо номи "Марҳилаи TDI" маъруф аст) имкони тозаеро барои фош кардани камера ба мавзӯъ ва ҷамъ кардани сигнал фароҳам меорад.
Вақте ки як қатор зарядҳои ба даст овардашуда ба охири камера мерасад, танҳо пас аз он арзишҳо хонда мешаванд ва ҳамчун буридаи 1-ченакаи тасвир нигоҳ дошта мешаванд. Тасвири 2D тавассути пайваст кардани ҳар як буридаи пайдарпайи тасвир ҳангоми хондани камера ба вуҷуд меояд. Ҳар як қатори пикселҳо дар тасвири бадастомада ҳамон "бурида" -и объекти тасвириро пайгирӣ мекунад, ки ин маънои онро дорад, ки сарфи назар аз ҳаракат, норавшанӣ вуҷуд надорад.
●256x Гӯшдории дарозтар
Бо камераҳои TDI, вақти таъсирбахши экспозицияи тасвир ба тамоми вақти он дода мешавад, ки як нуқта дар мавзӯъ барои убури ҳар як сатри пиксел лозим аст ва дар баъзе камераҳои TDI то 256 марҳила мавҷуд аст. Ин маънои онро дорад, ки вақти дастрасии экспозиция нисбат ба камераи сканкунии минтақавӣ 256 маротиба зиёдтар аст.
Ин метавонад яке аз ду такмил ё тавозуни ҳардуро таъмин кунад. Аввалан, афзоиши назарраси суръати тасвирро метавон ба даст овард. Дар муқоиса бо камераи сканкунии минтақавӣ, объекти тасвирӣ метавонад то 256 маротиба тезтар ҳаракат кунад ва дар ҳоле ки ҳамон миқдор сигналро сабт мекунад, ба шарте ки суръати хатти камера барои нигоҳ доштани суръат кофӣ бошад.
Аз тарафи дигар, агар ҳассосияти бештар талаб карда шавад, вақти зиёдтари экспозиция метавонад тасвирҳои сифати баланд, шиддати равшании паст ё ҳардуро таъмин кунад.
●Гузаронидани маълумотҳои калон бе дӯзандагӣ
Азбаски камераи TDI аз буридаҳои пайдарпайи 1-ченака тасвири 2-ченака тавлид мекунад, тасвири натиҷавӣ метавонад ба андозаи зарурӣ калон бошад. Дар ҳоле ки шумораи пикселҳо дар самти "уфуқӣ" аз рӯи паҳнои камера, масалан 9072 пиксел дода мешавад, андозаи "вертикалӣ" -и тасвир номаҳдуд аст ва танҳо аз рӯи вақти кор кардани камера муайян карда мешавад. Бо суръати то 510 кГц, ин метавонад интиқоли бузурги маълумотро расонад.
Дар якҷоягӣ бо ин, камераҳои TDI метавонанд майдонҳои хеле васеъро пешниҳод кунанд. Масалан, камераи 9072 пиксел бо 5µm пиксел майдони уфуқии 45мм бо қарори баландро таъмин мекунад. Барои ноил шудан ба паҳнои якхелаи тасвир бо камераи скании майдони 5µm то се камераи 4K паҳлӯ ба паҳлӯ лозим аст.
●Такмили камераҳои сканкунии хатӣ
Камераҳои TDI на танҳо беҳтар кардани камераҳои скании минтақавиро пешниҳод мекунанд. Камераҳои сканкунии хатӣ, ки танҳо як хати пикселро сабт мекунанд, инчунин аз бисёр мушкилот бо шиддатнокии равшанӣ ва экспозицияҳои кӯтоҳ ҳамчун камераҳои сканкунии минтақа азият мекашанд.
Ҳарчанд мисли камераҳои TDI, камераҳои скании хатӣ равшании бештарро бо насби соддатар пешниҳод мекунанд ва аз зарурати дӯхтани тасвир канорагирӣ мекунанд, онҳо аксар вақт равшании хеле шадид ва/ё ҳаракати сусти мавзӯъро барои гирифтани сигнали кофӣ барои тасвири баландсифат талаб мекунанд. Экспозицияҳои тӯлонӣ ва суръати тезтари мавзӯъ, ки камераҳои TDI имкон медиҳанд, маънои шиддатнокии камтарро доранд, равшании арзон метавонад ҳангоми баланд бардоштани самаранокии тасвир истифода шавад. Масалан, хати истеҳсолӣ метавонад аз чароғҳои галогении гаронарзиш ва истеъмоли қувваи барқ, ки қувваи доимиро талаб мекунанд, ба равшании LED гузарад.
Камераҳои TDI чӣ гуна кор мекунанд?
Се стандарти умумӣ барои чӣ гуна ба даст овардани тасвири TDI дар сенсори камера мавҷуданд.
● CCD TDI- Камераҳои CCD қадимтарин услуби камераҳои рақамӣ мебошанд. Аз сабаби тарроҳии электронии онҳо, ноил шудан ба рафтори TDI дар CCD нисбатан содда аст ва бисёре аз сенсорҳои камера табиатан метавонанд бо ин роҳ кор кунанд. Бинобар ин, CCD-ҳои TDI даҳсолаҳо истифода мешаванд.
Бо вуҷуди ин, технологияи CCD маҳдудиятҳои худро дорад. Андозаи хурдтарин пиксел, ки маъмулан барои камераҳои CCD TDI дастрас аст, тақрибан 12µm x 12µm аст - ин дар баробари ҳисобкунии пикселҳои хурд, қобилияти камераҳоро барои ҳалли ҷузъиёти хуб маҳдуд мекунад. Ғайр аз он, суръати ба даст овардани он нисбат ба дигар технологияҳо пасттар аст, дар ҳоле ки садои хондан - омили асосии маҳдудкунанда дар тасвири нури кам - баланд аст. Истеъмоли нерӯи барқ низ баланд аст, ки ин омили асосӣ дар баъзе барномаҳо мебошад. Ин боиси хоҳиши сохтани камераҳои TDI дар асоси меъмории CMOS гардид.
●Аввалин CMOS TDI: Домени шиддат ва ҷамъбасти рақамӣ
Камераҳои CMOS бисёр маҳдудиятҳои садо ва суръати камераҳои CCD-ро бартараф мекунанд, дар ҳоле ки қувваи камтарро истифода мебаранд ва андозаи пикселҳои хурдтарро пешниҳод мекунанд. Бо вуҷуди ин, рафтори TDI дар камераҳои CMOS аз сабаби тарҳи пикселии онҳо хеле душвортар буд. Ҳангоме ки CCD-ҳо барои идоракунии сенсор фотоэлектронҳоро аз пиксел ба пиксел ба таври ҷисмонӣ интиқол медиҳанд, камераҳои CMOS сигналҳоро дар фотоэлектронҳо ба шиддат дар ҳар як пиксел пеш аз хондан табдил медиҳанд.
Рафтори TDI дар сенсори CMOS аз соли 2001 омӯхта шудааст, аммо мушкилот дар бораи чӣ гуна идора кардани "ҷамъкунӣ" -и сигнал ҳангоми ҳаракат аз як қатор ба сатри дигар хеле муҳим буд. Ду усули ибтидоии CMOS TDI, ки ҳоло ҳам дар камераҳои тиҷоратӣ истифода мешаванд, ҷамъшавии шиддат-домен ва ҷамъбасти рақамии TDI CMOS мебошанд. Дар камераҳои ҷамъкунии шиддат, вақте ки ҳар як сатри сигнал ҳангоми гузаштани объекти тасвирӣ ба даст меояд, шиддати бадастомада ба таври электронӣ ба гирифтани умумии он қисми тасвир илова карда мешавад. Ҷамъоварии шиддат бо ин роҳ садои иловагиро барои ҳар як марҳилаи иловагии TDI, ки илова карда мешавад, ҷорӣ мекунад ва манфиатҳои марҳилаҳои иловагиро маҳдуд мекунад. Масъалаҳои хаттӣ инчунин истифодаи ин камераҳо барои барномаҳои дақиқро душвор месозанд.
Усули дуюм ҷамъбасти рақамии TDI мебошад. Дар ин усул, камераи CMOS дар реҷаи сканкунии минтақавӣ самаранок кор мекунад ва экспозицияи хеле кӯтоҳ ба вақти ҳаракати объекти тасвирӣ дар як қатори пикселҳо мувофиқ аст. Аммо, сатрҳои ҳар як чаҳорчӯбаи пайдарпай ба таври рақамӣ якҷоя карда мешаванд, то эффекти TDI дода шавад. Азбаски тамоми камера бояд барои ҳар як сатри пиксел дар тасвири натиҷавӣ хонда шавад, ин иловаи рақамӣ инчунин садои хонданро барои ҳар як сатр илова мекунад ва суръати ба даст овардани онро маҳдуд мекунад.
●Стандарти муосир: заряди домени TDI CMOS, ё CCD-on-CMOS TDI
Маҳдудиятҳои CMOS TDI дар боло ба наздикӣ тавассути ҷорӣ намудани заряд-домени ҷамъкунии TDI CMOS, ки бо номи CCD-on-CMOS TDI маъруфанд, бартараф карда шуданд. Фаъолияти ин сенсорҳо дар [Аниматсия 1] нишон дода шудааст. Тавре ки аз ном бармеояд, ин сенсорҳо ҳаракати зарядҳои ба CCD монандро аз як пиксел ба пиксели дигар пешниҳод мекунанд ва дар ҳар як марҳилаи TDI тавассути илова кардани фотоэлектронҳо дар сатҳи зарядҳои инфиродӣ сигнал ҷамъ мекунанд. Ин ба таври муассир садо надорад. Бо вуҷуди ин, маҳдудиятҳои CCD TDI тавассути истифодаи меъмории хониши CMOS бартараф карда мешаванд, ки суръати баланд, садои паст ва истеъмоли ками нерӯи барқро, ки барои камераҳои CMOS маъмуланд, фароҳам меорад.
Мушаххасоти TDI: чӣ муҳим аст?
●Технология:Омили муҳимтарин он аст, ки технологияи сенсорӣ, ки дар боло баррасӣ шудааст, истифода мешавад. Домени пуркунандаи CMOS TDI иҷрои беҳтаринро таъмин хоҳад кард.
●Марҳилаҳои TDI:Ин шумораи сатрҳои сенсор аст, ки сигналро дар болои онҳо ҷамъ кардан мумкин аст. Чӣ қадаре ки камераи TDI марҳилаҳои бештар дошта бошад, ҳамон қадар вақти таъсирбахши он метавонад дарозтар бошад. Ё, агар камера суръати кофии хат дошта бошад, объекти тасвирӣ ҳамон қадар тезтар ҳаракат карда метавонад.
●Меъёри сатр:Камера дар як сония чанд сатр хонда метавонад. Ин суръати максималии ҳаракатро муайян мекунад, ки камера метавонад онро риоя кунад.
●Самаранокии квантӣ: Ин ҳассосияти камераро ба рӯшноӣ дар дарозии мавҷҳои гуногун нишон медиҳад, ки бо эҳтимолияти ошкор шудани фотони ҳодиса ва тавлиди фотоэлектрон дода мешавад. Самаранокии баланди квантӣ метавонад қувваи равшании паст ё кори тезтарро ҳангоми нигоҳ доштани сатҳи як сигнал пешниҳод кунад.
Илова бар ин, камераҳо аз рӯи диапазони дарозии мавҷ фарқ мекунанд, ки дар он ҳассосияти хуб ба даст оварда мешавад ва баъзе камераҳо ҳассосиятро то охири спектри ултрабунафш (UV) дар дарозии мавҷ тақрибан 200 нм пешниҳод мекунанд.
●Хониши садо:Садои хониш омили дигари муҳими ҳассосияти камера мебошад, ки сигнали ҳадди ақалро муайян мекунад, ки дар болои ошёнаи садои камера муайян карда мешавад. Ҳангоми садои баланди хондан, хусусиятҳои торикро ошкор кардан ғайриимкон аст ва диапазони динамикӣ ба таври ҷиддӣ коҳиш меёбад, яъне равшании равшантар ё вақти бештари экспозиция ва суръати сусттари ҳаракат бояд истифода шавад.
Мушаххасоти TDI: чӣ муҳим аст?
Дар айни замон, камераҳои TDI барои санҷиши веб, электроника ва санҷиши истеҳсолӣ ва дигар барномаҳои рӯъёи мошин истифода мешаванд. Дар баробари ин, барномаҳои душвори нури кам ба монанди тасвири флуоресцентӣ ва сканкунии слайдҳо мавҷуданд.
Бо вуҷуди ин, бо ҷорӣ намудани камераҳои баландсуръат, пасти садо, ҳассосияти баланд TDI CMOS, дар барномаҳои нав, ки қаблан танҳо камераҳои сканкунии минтақавӣ истифода мешуданд, барои суръат ва самаранокии баланд потенсиали бузург вуҷуд дорад. Тавре ки мо дар оғози мақола муаррифӣ кардем, камераҳои TDI метавонанд интихоби беҳтарин барои ноил шудан ба суръати баланд ва сифатҳои баланди тасвир барои объектҳои тасвирӣ дар ҳаракати доимӣ ё дар он ҷое, ки камераро дар тамоми объектҳои статикӣ скан кардан мумкин аст.
Масалан, дар як барномаи микроскопӣ, мо метавонем суръати назариявии ба даст овардани камераи 9К пиксел, 256 марҳилаи TDI бо 5 мкм пикселро бо камераи скании майдони 12 МП бо 5 мкм пиксел муқоиса кунем. Биёед ба даст овардани майдони 10 x 10 мм бо калонкунии 20x тавассути ҳаракат кардани саҳна тафтиш кунем.
1. Истифодаи объективии 20x бо камераи скании минтақавӣ майдони тасвирии 1,02 x 0,77 мм медиҳад.
2. Бо камераи TDI, объекти 10x бо калонкунии 2x изофӣ метавонад барои бартараф кардани ҳама гуна маҳдудият дар майдони назари микроскоп, барои расонидани майдони тасвири уфуқии 2,3 мм истифода шавад.
3. Фарз мекунем, ки 2% мувофиқати пиксел байни тасвирҳо бо мақсади дӯзандагӣ, 0,5 сония барои интиқоли саҳна ба макони муқарраршуда ва вақти экспозитсияи 10 мс, мо метавонем вақти гирифтани камераи сканкунии минтақаро ҳисоб кунем. Ба ҳамин монанд, мо метавонем вақтиеро, ки камераи TDI мегирад, ҳисоб кунем, агар саҳна дар ҳаракати доимӣ барои скан дар самти Y нигоҳ дошта шавад, бо ҳамон вақти экспозиция дар як сатр.
4. Дар ин ҳолат, камераи скании минтақавӣ барои ба даст овардани 140 тасвир талаб мекунад, ки 63 сония барои ҳаракат дар саҳна сарф мешавад. Камераи TDI ҳамагӣ 5 тасвири дарозро ба даст меорад ва танҳо 2 сония барои интиқоли саҳна ба сутуни дигар сарф мешавад.
5. Вақти умумии ба даст овардани майдони 10 x 10 мм сарф мешавад64,4 сония барои камераи сканкунии минтақа,ва танҳо9,9 сония барои камераи TDI.
Агар шумо хоҳед, ки бубинед, ки камераи TDI метавонад ба барномаи шумо мувофиқат кунад ва ниёзҳои шуморо қонеъ кунад, имрӯз бо мо тамос гиред.
