23/10/10Vaqtni kechiktirish va integratsiya (TDI) - chiziqli skanerlash printsipi asosida qurilgan tasvirni olish usuli bo'lib, unda namuna harakati vaqtini belgilash orqali tasvirni yaratish uchun bir o'lchovli tasvirlar seriyasi olinadi va tetiklash orqali tasvir bo'laklari olinadi. Ushbu texnologiya o'nlab yillar davomida mavjud bo'lsa-da, u odatda veb-tekshiruv kabi past sezgir ilovalar bilan bog'langan.
Kameralarning yangi avlodi sCMOS sezgirligini TDI tezligi bilan birlashtirib, hududni skanerlash bilan bir xil sifatdagi tasvirni olishni taklif qildi, lekin kattaroq tezlikda o'tkazish imkoniyatini taqdim etdi. Bu, ayniqsa, kam yorug'lik sharoitida katta namunalarni suratga olish zarur bo'lgan holatlarda yaqqol namoyon bo'ladi. Ushbu texnik eslatmada biz TDI skanerlash qanday ishlashini ko'rsatamiz va tasvirni olish vaqtini taqqoslanadigan katta maydonni skanerlash texnikasi, plitkalar va tikuv tasvirlari bilan solishtiramiz.
Chiziqni skanerlashdan TDIgacha
Chiziqli skanerlash tasviri namuna harakatlanayotganda tasvirning bir bo‘lagini olish uchun piksellarning bir qatoridan (ustun yoki bosqich deb ataladi) foydalanadigan tasvirlash usulidir. Elektr tetiklash mexanizmlari yordamida namuna sensordan o'tayotganda tasvirning bitta "bo'limi" olinadi. Tasvirni namuna harakati bilan bosqichma-bosqich suratga olish uchun kamerani ishga tushirish tezligini masshtablash va bu tasvirlarni olish uchun ramka tutqichidan foydalanish orqali tasvirni qayta tiklash uchun ularni bir-biriga yopishtirish mumkin.
TDI tasviri namunani suratga olishning ushbu printsipiga asoslanadi, ammo olingan fotoelektronlar sonini ko'paytirish uchun bir necha bosqichlardan foydalanadi. Namuna har bir bosqichdan o'tayotganda, ko'proq ma'lumot to'planadi va oldingi bosqichlarda olingan mavjud fotoelektronlarga qo'shiladi va xuddi shunday jarayonda CCD qurilmalariga aralashtiriladi. Namuna yakuniy bosqichdan o'tayotganda, to'plangan fotoelektronlar o'qishga yuboriladi va diapazon bo'ylab o'rnatilgan signal tasvir bo'lagini yaratish uchun ishlatiladi. 1-rasmda beshta TDI ustunlari (bosqichlari) bo'lgan qurilmada tasvirni olish ko'rsatilgan.
1-rasm: TDI texnologiyasidan foydalangan holda tasvirni olishning jonlantirilgan namunasi. Namuna (ko'k T) TDI tasvirni olish qurilmasi (5 pikselli ustun, 5 TDI bosqich) orqali o'tkaziladi va har bir bosqichda fotoelektronlar ushlanib, signal darajasiga qo'shiladi. O'qish buni raqamli tasvirga aylantiradi.
1a: Tasvir (ko'k T) sahnaga kiritiladi; T qurilmada ko'rsatilganidek harakatda.
1b: T birinchi bosqichdan o'tayotganda, TDI kamerasi TDI sensoridagi birinchi bosqichga tushganda piksellar tomonidan olingan fotoelektronlarni qabul qilish uchun ishga tushiriladi. Har bir ustunda fotoelektronlarni alohida ushlaydigan bir qator piksellar mavjud.
1c: Bu olingan fotoelektronlar ikkinchi bosqichga aralashtiriladi, bu erda har bir ustun o'z signal darajasini keyingi bosqichga suradi.
1d: Vaqt o'tishi bilan namunaning bir pikselli masofasi harakati bilan ikkinchi bosqichda fotoelektronlarning ikkinchi to'plami olinadi va signalni oshirib, ilgari olinganlarga qo'shiladi. 1-bosqichda tasvirni olishning keyingi qismiga mos keladigan fotoelektronlarning yangi to'plami olinadi.
1e: 1d bosqichda tasvirlangan tasvirni olish jarayonlari tasvir sensordan o'tganda takrorlanadi. Bu bosqichlardan fotoelektronlardan signal hosil qiladi. Signal o'qishga uzatiladi, bu fotoelektron signalni raqamli o'qishga aylantiradi.
1f: Raqamli o'qish ustunlar bo'ylab rasm ustuni sifatida ko'rsatiladi. Bu tasvirni raqamli rekonstruksiya qilish imkonini beradi.
TDI qurilmasi bir vaqtning o'zida fotoelektronlarni bir bosqichdan ikkinchisiga o'tkazish va namuna harakatlanayotganda birinchi bosqichdan yangi fotoelektronlarni olish qobiliyatiga ega bo'lganligi sababli, tasvir olingan qatorlar sonida cheksiz bo'lishi mumkin. Tasvirni olish necha marta sodir bo'lishini aniqlaydigan ishga tushirish tezligi (1a-rasm) yuzlab kHz ga teng bo'lishi mumkin.
2-rasmdagi misolda 5 mikron pikselli TDI kamerasi yordamida 29 x 17 mm mikroskop slaydni 10,1 soniyada suratga olindi. Kattalashtirish darajasida ham loyqalik darajasi minimaldir. Bu ushbu texnologiyaning oldingi avlodlariga nisbatan katta yutuqlarni anglatadi.
Batafsil ma'lumot olish uchun 1-jadvalda 10, 20 va 40 x kattalashtirishda bir qator umumiy namuna o'lchamlari uchun tasvirlash vaqti ko'rsatilgan.
2-rasm: Tucsen 9kTDI yordamida olingan lyuminestsent namunaning tasviri. Ekspozitsiya 10 ms, suratga olish vaqti 10,1 s.
1-jadval: 1 va 10 ms taʼsir qilish vaqti uchun 10, 20 va 40 x da Zaber MVR seriyali motorli sahnada Tucsen 9kTDI kamerasidan foydalangan holda turli xil oʻlchamdagi (sekundlar) suratga olish vaqti matritsasi.
Hududni skanerlash tasviri
sCMOS kameralarida hududni skanerlash tasviri 2 o'lchovli piksellar majmuasi yordamida bir vaqtning o'zida butun tasvirni olishni o'z ichiga oladi. Har bir piksel yorug'likni ushlaydi, uni darhol qayta ishlash uchun elektr signallariga aylantiradi va yuqori aniqlik va tezlik bilan to'liq tasvirni hosil qiladi. Bitta ekspozitsiyada olinishi mumkin bo'lgan tasvirning o'lchami piksel o'lchamiga, kattalashtirishga va massivdagi piksellar soniga bog'liq.1)
Standart massiv uchun ko'rish maydoni (2)
Namuna kameraning ko'rish maydoni uchun juda katta bo'lgan hollarda, tasvirni ko'rish maydonining o'lchamidagi tasvirlar panjarasiga ajratish orqali tasvirni yaratish mumkin. Ushbu tasvirlarni suratga olish sxema bo'yicha amalga oshiriladi, bu erda sahna to'rdagi holatga o'tadi, sahna joylashadi va keyin tasvir olinadi. Olovli kameralarda deklanşör aylanayotganda qo'shimcha kutish vaqti mavjud. Ushbu tasvirlarni kamera holatini siljitish va ularni bir-biriga tikish orqali olish mumkin. 3-rasmda flüoresan mikroskop ostida 16 ta kichikroq tasvirni birlashtirish natijasida hosil bo'lgan inson hujayrasining katta tasviri ko'rsatilgan.
3-rasm: Plitka va tikuv tasvirlari yordamida hududni skanerlash kamerasi tomonidan olingan inson hujayrasining slaydlari.
Umuman olganda, ko'proq tafsilotlarni hal qilish uchun ko'proq tasvirlar yaratilishi va shu tarzda birlashtirilishi kerak bo'ladi. Buning bir yechimi - ishga joylashishkatta formatli kamerani skanerlash, ixtisoslashgan optika bilan tandemda yuqori piksellar soniga ega bo'lgan katta sensorlarga ega bo'lib, ko'proq tafsilotlarni olish imkonini beradi.
TDI va hududni skanerlash (Kafel va tikuv) o'rtasidagi taqqoslash
Namunalarni katta maydonda skanerlash uchun Tile & Stitch va TDI skanerlash mos yechim hisoblanadi, ammo eng yaxshi usulni tanlash orqali namunani skanerlash uchun zarur bo'lgan vaqtni sezilarli darajada kamaytirish mumkin. Bu vaqtni tejash TDI skanerlashning harakatlanuvchi namunani olish qobiliyati bilan hosil bo'ladi; plitkalar va tikuv tasvirlari bilan bog'liq sahnani o'rnatish va deklanşör vaqtini belgilash bilan bog'liq kechikishlarni olib tashlash.
4-rasmda plitka va tikuv (chapda) va TDI (o'ngda) skanerlashda inson hujayrasi tasvirini olish uchun zarur bo'lgan to'xtashlar (yashil) va harakatlar (qora chiziqlar) taqqoslanadi. TDI tasvirida tasvirni to'xtatish va qayta tekislash zaruratini yo'qotib, ekspozitsiya vaqti past <100 ms bo'lganda tasvirlash vaqtini sezilarli darajada kamaytirish mumkin.
2-jadvalda 9k TDI va standart sCMOS kamera o'rtasida skanerlashning ishlangan namunasi ko'rsatilgan.
4-rasm: Plitka va tikuv (chapda) va TDI tasvirini (o'ngda) ko'rsatadigan floresan ostida inson hujayrasini suratga olishning skanerlash motivi.
2-jadval: 10x ob'ektiv ob'ektiv va 10 ms ta'sir qilish vaqti bilan 15 x 15 mm namuna uchun hududni skanerlash va TDI tasvirini solishtirish.
TDI tasvirni olish tezligini oshirish uchun ajoyib imkoniyatlarni taqdim etsa-da, ushbu texnologiyadan foydalanishning nuanslari mavjud. Yuqori ta'sir qilish vaqtlari (>100 ms) uchun harakatlanish va joylashishni skanerlash aspektlari uchun yo'qotilgan vaqtning ahamiyati ekspozitsiya vaqtiga nisbatan kamayadi. Bunday hollarda, hududni skanerlash kameralari TDI tasviriga nisbatan qisqartirilgan skanerlash vaqtini taklif qilishi mumkin. TDI texnologiyasi joriy sozlamalaringizdan sizga foyda keltira oladimi yoki yo'qligini bilish uchun,Biz bilan bog'lanishTaqqoslash kalkulyatori uchun.
Boshqa ilovalar
Ko'pgina tadqiqot savollari bir tasvirdan ko'ra ko'proq ma'lumotni talab qiladi, masalan, ko'p kanalli yoki ko'p fokusli tasvirni olish.
Hududni skanerlash kamerasida ko'p kanalli tasvir bir vaqtning o'zida bir nechta to'lqin uzunliklari yordamida tasvirlarni olishni o'z ichiga oladi. Ushbu kanallar odatda qizil, yashil va ko'k kabi yorug'likning turli to'lqin uzunliklariga mos keladi. Har bir kanal voqea joyidan ma'lum to'lqin uzunligi yoki spektral ma'lumotni oladi. Keyin kamera bu kanallarni birlashtirib, to‘liq rangli yoki ko‘p spektrli tasvirni yaratadi va aniq spektral detallar bilan sahnaning kengroq ko‘rinishini ta’minlaydi. Hududni skanerlash kameralarida bunga diskret ekspozitsiyalar orqali erishiladi, ammo TDI tasvirida sensorni bir nechta qismlarga ajratish uchun ajratgichdan foydalanish mumkin. 9kTDI (45 mm) ni 3 x 15,0 mm datchiklarga bo'lish standart sensordan (6,5 mikron piksel kengligi, 2048 piksel) 13,3 mm kengligidan kattaroq bo'ladi. Bundan tashqari, TDI faqat namunaning tasvirlangan qismini yoritishni talab qilganligi sababli, skanerlashni tezroq aylantirish mumkin.
Bunday bo'lishi mumkin bo'lgan yana bir soha ko'p fokusli tasvirdir. Hududni skanerlash kameralarida multifokusli tasvirlash turli fokus masofalarida bir nechta tasvirlarni olish va ularni butun sahna aniq fokusda kompozit tasvirni yaratish uchun aralashtirishni o'z ichiga oladi. U har bir tasvirdagi fokusli hududlarni tahlil qilish va birlashtirish orqali sahnadagi turli masofalarga murojaat qiladi, bu esa tasvirni batafsilroq tasvirlashga olib keladi. Yana, a yordamidaajratuvchiTDI sensorini ikkita (22,5 mm) yoki uchta (15,0 mm) bo'laklarga bo'lish uchun, ko'p markazli tasvirni hududni skanerlash ekvivalentiga qaraganda tezroq olish mumkin bo'lishi mumkin. Yuqori tartibli multifokus (6 yoki undan ortiq z stek) uchun hududni skanerlash eng tezkor tasvirlash usuli bo'lib qolishi mumkin.
Xulosa
Ushbu texnik eslatmada hududni skanerlash va katta maydonni skanerlash uchun TDI texnologiyasi o'rtasidagi farqlar tasvirlangan. Chiziqlarni skanerlash va sCMOS sezgirligini birlashtirib, TDI uzluksiz tez, yuqori sifatli tasvirga erishadi, plitka va tikuv kabi anʼanaviy hududni skanerlash usullaridan oshib ketadi. Ushbu hujjatda keltirilgan turli taxminlarni hisobga olgan holda onlayn kalkulyatorimizdan foydalanishning afzalliklarini baholang. TDI samarali tasvirlash uchun kuchli vosita bo'lib, standart va ilg'or tasvirlash usullarida tasvirlash vaqtlarini qisqartirish uchun katta imkoniyatlarga ega.Agar siz TDI kamerasi yoki hududni skanerlash kamerasi ilovangizga mos kelishini va suratga olish vaqtingizni yaxshilashini bilishni istasangiz, bugun biz bilan bog'laning.
