קאָליר קאַמעראַס פֿאַר וויסנשאַפטלעכע אַפּליקאַציעס: ווי זיי אַרבעטן און וווּ זיי עקסאַלירן

צייט25/08/12

כאָטש קאָליר קאַמעראַס דאָמינירן דעם קאָנסומער קאַמעראַ מאַרק, זענען מאָנאָכראָם קאַמעראַס מער געוויינטלעך אין וויסנשאַפטלעכע בילדער.

 

קאַמעראַ סענסאָרן זענען נישט אינהערענט טויגיק צו דעטעקטירן די קאָליר, אדער די כוואַליע לענג, פון די ליכט וואָס זיי זאַמלען. דערגרייכן אַ קאָליר בילד ריקווייערז אַ נומער פון קאָמפּראָמיסן אין סענסיטיוויטי און ספּיישאַל סאַמפּלינג. אָבער, אין פילע בילדגעבונג אַפּלאַקיישאַנז, אַזאַ ווי פּאַטאַלאַדזשי, היסטאָלאָגי אָדער עטלעכע ינדאַסטריאַל דורכקוק, קאָליר אינפֿאָרמאַציע איז יקערדיק, אַזוי קאָליר וויסנשאַפֿטלעכע קאַמעראַס זענען נאָך געוויינטלעך.

 

דיזער אַרטיקל אויספאָרשט וואָס קאָליר וויסנשאַפֿטלעכע קאַמעראַס זענען, ווי זיי אַרבעטן, זייערע שטאַרקייטן און לימיטאַציעס, און וווּ זיי אַוטפּערפאָרמען זייערע מאָנאָכראָם קאַונערפּאַרץ אין וויסנשאַפֿטלעכע אַפּלאַקיישאַנז.

וואָס זענען קאָליר וויסנשאַפטלעכע קאַמעראַס?

א קאליר וויסנשאפטלעכע קאמערא איז א ספעציאליזירטע בילדגעבונג אפאראט וואס כאפט RGB קאליר אינפארמאציע מיט הויכער פידעלעטי, פּרעציזיע, און קאָנסיסטענסי. אנדערש ווי קאנסומער-קלאס קאליר קאמעראס וואס שטעלן פריאריטעט אויף וויזועלע אויסזען, וויסנשאפטלעכע קאליר קאמעראס זענען אינזשענירט פאר קוואנטיטאטיווע בילדגעבונג וואו קאליר גענויקייט, סענסאר לינעאריטעט, און דינאמישע קייט זענען קריטיש.

 

די קאַמעראַס ווערן ברייט גענוצט אין אַפּליקאַציעס ווי ברייטפילד מיקראָסקאָפּיע, היסטאָלאָגיע, מאַטעריאַלן אַנאַליז, און מאַשין זעאונג טאַסקס וואו וויזועלע אינטערפּרעטאַציע אָדער קאָליר-באַזירטע קלאַסיפיקאַציע איז וויכטיק. רובֿ קאָליר וויסנשאַפֿטלעכע קאַמעראַס זענען באַזירט אויף CMOS אָדער sCMOS סענסאָרן, דיזיינד צו טרעפן די שטרענגע פאָדערונגען פון וויסנשאַפֿטלעכער און אינדוסטריעלער פאָרשונג.

 

פֿאַר אַ טיפֿן בליק אויף פֿאַרשידענע בילדגעבונג סיסטעמען, אויספֿאָרשן אונדזער סעלעקציע פֿון הויך-פּערפאָרמאַנסוויסנשאפטלעכע קאַמעראַמאָדעלן געבויט פֿאַר פאַכמאַן אַפּלאַקיישאַנז.

דערגרייכן קאָליר: דער בייער פילטער

קאַנווענשאַנאַלי, קאָליר דעטעקציע אין קאַמעראַס ווערט דערגרייכט דורך די זעלבע מיטלען ווי קאָליר רעפּראָדוקציע אויף מאָניטאָרס און סקרינז: דורך די קאָמבינאַציעס פון נאָענטע רויטע, גרינע און בלויע פּיקסעלס אין פול-קאָליר 'סופּערפּיקסעלס'. ווען די R, G און B קאַנאַלן זענען אַלע ביי זייער מאַקסימום ווערט, זעט מען אַ ווייסע פּיקסעל.

 

וויבאלד סיליקאן קאַמעראַס קענען נישט דעטעקטירן די כוואַליע לענג פון אנקומענדיקע פאָטאָנען, מוז די צעשיידונג פון יעדן R, G אדער B כוואַליע לענג קאַנאַל דערגרייכט ווערן דורך פֿילטערינג.

 

אין רויטע פּיקסעלן, ווערט אַן אינדיווידועלע פילטער געשטעלט איבער דעם פּיקסעל צו בלאָקירן אַלע כוואַליעלענג אַחוץ די אין דעם רויטן טייל פון דעם ספּעקטרום, און אויך פֿאַר בלוי און גרין. אָבער, צו דערגרייכן אַ קוואַדראַטישע טיילז אין צוויי דימענסיעס טראָץ דעם וואָס זיי האָבן דריי קאָליר קאַנאַלן, ווערט אַ סופּערפּיקסעל געשאַפֿן פֿון איין רויטן, איין בלויען און צוויי גרינע פּיקסעלן, ווי געוויזן אין דער בילד.

בייער פילטער אויסלייג פֿאַר קאָליר

בייער פילטער אויסלייג פֿאַר קאָליר קאַמעראַס

 

נאטיץאויסשטעל פון קאליר פילטערס צוגעגעבן צו יחיד פּיקסעלס פֿאַר קאליר קאַמעראַס ניצן די בייער פילטער אויסשטעל, ניצן איבערגעחזרטע קוואַדראַטישע 4-פּיקסעל איינהייטן פון גרין, רויט, בלוי, גרינע פּיקסעלס. סדר אין די 4-פּיקסעל איינהייט קען זיין אַנדערש.

 

גרינע פּיקסעלן ווערן פּריאָריטעטירט סיי ווײַל די מערהייט פון ליכט קוועלער (פון דער זון ביז ווײַסע על-אי-די-עס) ווײַזן זייער שפּיץ אינטענסיטעט אין דעם גרינעם טייל פון דעם ספּעקטרום, און ווײַל ליכט דעטעקטאָרן (פון סיליקאָן-באַזירטע קאַמעראַ סענסאָרן ביז אונדזערע אויגן) טיפּיש דערגרייכן זייער שפּיץ אין סענסיטיוויטי אין דעם גרין.

 

ווען עס קומט צו בילד אנאליז און אויסשטעלונג, אבער, ווערן בילדער נישט געווענליך איבערגעגעבן צום באניצער מיט פיקסעלן וואס יעדער ווייזט נאר זייער R, G אדער B ווערט. א 3-קאַנאַל RGB ווערט ווערט באשאפן פאר יעדן פיקסל פון דער קאמערא, דורך אינטערפּאָלירן די ווערטן פון נאנטע פיקסעלן, אין א פּראָצעס גערופן 'דעבייַערינג'.

 

למשל, יעדער רויטער פּיקסעל וועט דזשענערירן אַ גרינעם ווערט, אָדער פֿון דעם דורכשניט פֿון די פֿיר נאָענטע גרינע פּיקסעלן, אָדער דורך אַן אַנדער אַלגעריטם, און אַזוי אויך פֿאַר די פֿיר נאָענטע בלויע פּיקסעלן.

מעלות און חסרונות פון קאָליר

פּראָס

● איר קענט עס זען אין קאָליר! קאָליר גיט ווערטפולע אינפֿאָרמאַציע וואָס פֿאַרבעסערט מענטשלעכע אינטערפּרעטאַציע, ספּעציעל ווען מען אַנאַליזירט ביאָלאָגישע אָדער מאַטעריאַלע מוסטערן.

 

● פיל גרינגער צו כאַפּן RGB קאָליר בילדער קעגן נעמען סיקווענטשאַל R, G, און B בילדער מיט אַ מאָנאָכראָם קאַמעראַ

קאָנס

● די סענסיטיוויטי פון קאליר קאמעראס איז דראסטיש פארקלענערט קאמפערד צו זייערע מאנקראם קאלעגן, דעפענדינג אויף די כוואליע לענג. אין די רויטע און בלויע טייל פון די ספעקטרום, צוליב דעם וואס נאר איין אין פיר פיקסל פילטערס גייט אדורך די כוואליע לענגס, איז ליכט זאמלונג העכסטנס 25% פון די פון אן עקוויוואלענט מאנקראם קאמערא אין די כוואליע לענגס. אין גרין, איז דער פאקטאר 50%. דערצו, קיין פילטער איז נישט פערפעקט: די שפיץ טראנסמיסיע וועט זיין ווייניגער ווי 100%, און קען זיין פיל נידעריגער דעפענדינג אויף די גענויע כוואליע לענג.

 

● די רעזאָלוציע פון ​​קליינע דעטאַלן ווערט אויך ערגער, ווייל די סאַמפּלינג ראַטעס ווערן רעדוצירט דורך די זעלבע פאַקטאָרן (צו 25% פֿאַר R, B און צו 50% פֿאַר G). אין פאַל פון רויטע פּיקסעלס, מיט בלויז 1 אין 4 פּיקסעלס וואָס כאַפּן רויט ליכט, איז די עפעקטיווע פּיקסעל גרייס פֿאַר קאַלקולירן רעזאָלוציע 2x גרעסער אין יעדער דימענסיע.

 

● קאָליר קאַמעראַס אויך שטענדיק אַרייַננעמען אַן אינפֿראַרעד (IR) פֿילטער. דאָס איז רעכט צו דער פֿעיִקייט פֿון סיליקאָן קאַמעראַס צו דעטעקטירן עטלעכע IR כוואַליע לענגקטס וואָס זענען נישט קענטיק פֿאַרן מענטשלעכן אויג, פֿון 700 נאַנאָמעטער ביז אַרום 1100 נאַנאָמעטער. אויב דאָס IR ליכט וואָלט נישט געווען אויסגעפֿילטערט, וואָלט עס אַפֿעקטירט דעם ווײַסן באַלאַנס, וואָס וואָלט געפֿירט צו אַן אומרעכטע קאָליר רעפּראָדוקציע, און דאָס בילד וואָס ווערט פּראָדוצירט וואָלט נישט געשטימט מיט וואָס מען זעט מיטן אויג. דעריבער, מוז דאָס IR ליכט ווערן אויסגעפֿילטערט, וואָס מיינט אַז קאָליר קאַמעראַס קענען נישט ווערן גענוצט פֿאַר בילדגעבונג אַפּליקאַציעס, וואָס נוצן די כוואַליע לענגקטס.

ווי אַרבעטן קאָליר קאַמעראַס?

בייַשפּיל פֿון אַ טיפּישער קאָליר קאַמעראַ קוואַנטום עפֿיקאַסי קורווע

בייַשפּיל פֿון אַ טיפּישער קאָליר קאַמעראַ קוואַנטום עפֿיקאַסי קורווע

 

נאטיץכוואַליע-לענג אָפּהענגיקייט פון קוואַנטום עפעקטיווקייט געוויזן באַזונדער פֿאַר פּיקסעלן מיט אַ רויט, בלוי און גרין פילטער. אויך געוויזן איז די קוואַנטום עפעקטיווקייט פון דעם זעלבן סענסאָר אָן קאָליר פילטערס. צוגעבן פון קאָליר פילטערס ראַדוסירט באַדייטנד קוואַנטום עפעקטיווקייט.

 

דער קערן פון אַ וויסנשאַפטלעכער קאָליר קאַמעראַ איז איר בילד סענסאָר, טיפּיש אַCMOS קאַמעראַ or sCMOS קאַמעראַ(וויסנשאפטלעכע CMOS), אויסגעשטאט מיט א בייער פילטער. דער ארבעטס-פלוס פון פאטאן כאפן ביז בילד ארויסגעבן נעמט אריין עטליכע וויכטיגע טריט:

 

1. פאָטאָן דעטעקציע: ליכט גייט אריין אין דער לינז און שלאָגט דעם סענסאָר. יעדער פּיקסעל איז סענסיטיוו צו אַ ספּעציפֿישער כוואַליע לענג באַזירט אויף דעם קאָליר פֿילטער וואָס עס טראָגט.

 

2. טשאַרדזש קאָנווערסיע: פאָטאָנען דזשענערירן אַן עלעקטרישע טשאַרדזש אין די פאָטאָדיאָד אונטער יעדן פּיקסעל.

 

3. אויסלייענונג און פארשטארקונג: לאדונגען ווערן פארוואנדלט אין וואלטאזשן, אויסגעלייענט ריי נאך ריי, און דידזשיטאליזירט דורך אנאלאג-צו-דיגיטאלע קאנווערטערן.

 

4. קאָליר רעקאָנסטרוקציע: די קאַמעראַ'ס איינגעבויטע פּראַסעסאָר אָדער פונדרויסנדיקע ווייכווארג ינטערפּאָלירט דאָס פול-קאָליר בילד פֿון די פֿילטרירטע דאַטן ניצנדיק דעמאָסאַיסינג אַלגעריטמען.

 

5. בילד קארעקציע: נאך-פראצעסירונג טריט ווי פלאַך-פעלד קארעקציע, ווייסע באלאנס, און ראַש רעדוקציע ווערן געווענדט צו ענשור גענויע, פאַרלאָזלעכע רעזולטאַט.

 

די פאָרשטעלונג פון אַ קאָליר קאַמעראַ איז שטאַרק אָפּהענגיק פון איר סענסאָר טעכנאָלאָגיע. מאָדערנע CMOS קאַמעראַ סענסאָרן פאָרשלאָגן שנעלע ראַם ראַטעס און נידעריק ראַש, בשעת sCMOS סענסאָרן זענען אָפּטימיזירט פֿאַר נידעריק-ליכט סענסיטיוויטי און ברייט דינאַמיש קייט, קריטיש פֿאַר וויסנשאַפטלעכע אַרבעט. די יסודות שטעלן דעם בינע פֿאַר פאַרגלייַכן קאָליר און מאָנאָכראָם קאַמעראַס.

 

קאָליר קאַמעראַס קעגן מאָנאָכראָם קאַמעראַס: הויפּט אונטערשיידן

פֿאַרגלייַך צווישן קאָליר און מאָנאָכראָם קאַמעראַ בילדער פֿאַר אַרבעט אין נידעריק ליכט

פֿאַרגלייַך צווישן קאָליר און מאָנאָכראָם קאַמעראַ בילדער פֿאַר אַרבעט אין נידעריק ליכט

נאטיץ: פלורעסצענט בילד מיט רויטער כוואַליע-לענג עמיסיע דעטעקטירט דורך אַ קאָליר קאַמעראַ (לינקס) און אַ מאָנאָכראָם קאַמעראַ (רעכטס), מיט אַנדערע קאַמעראַ ספּעציפֿיקאַציעס בלייבן די זעלבע. די קאָליר בילד ווייזט באַטייטיק נידעריקער סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש און רעזאָלוציע.

כאָטש ביידע קאָליר און מאָנאָכראָם קאַמעראַס טיילן זיך פילע קאָמפּאָנענטן, זייערע אונטערשיידן אין פאָרשטעלונג און נוצן זענען באַדייטנדיק. דאָ איז אַ שנעלער פאַרגלייַך:

אייגנשאַפט

קאָליר קאַמעראַ

מאָנאָטשראָם קאַמעראַ

סענסאָר טיפּ

בייער-געפֿילטערטע CMOS/sCMOS

אומגעפֿילטערטע CMOS/sCMOS

ליכט סענסיטיוויטי

נידעריקער (צוליב קאָליר פילטערס וואָס בלאָקירן ליכט)

העכער (קיין ליכט פארלוירן צו פילטערס)

ספּיישאַל רעזאָלוציע

נידעריקער עפעקטיווע רעזאָלוציע (דעמאָזאַיִק)

פולע געבוירענע רעזאָלוציע

אידעאַלע אַפּליקאַציעס

ברייטפעלד מיקראָסקאָפּיע, היסטאָלאָגיע, מאַטעריאַלן דורכקוק

פלואָרעסענס, נידעריק-ליכט בילדער, הויך-פּרעציזיע מעסטונגען

קאָליר דאַטן

כאַפּט פולע RGB אינפֿאָרמאַציע

כאַפּט נאָר גרוי-סקייל

קורץ געזאגט, קאליר קאַמעראַס זענען בעסטע ווען קאָליר איז וויכטיק פֿאַר אינטערפּרעטאַציע אָדער אַנאַליז, בשעת מאָנאָכראָם קאַמעראַס זענען ידעאַל פֿאַר סענסיטיוויטי און פּינקטלעכקייט.

וואו קאָליר קאַמעראַס עקסעל אין וויסנשאַפטלעכע אַפּלאַקיישאַנז

טראָץ זייערע לימיטאַציעס, קאָליר קאַמעראַס זענען בעסער אין פילע ספּעציאַליזירטע געביטן וואו קאָליר אונטערשיידונג איז שליסל. אונטן זענען עטלעכע ביישפילן פון וואו זיי שיינען:

לעבן וויסנשאפטן און מיקראָסקאָפּיע

קאָליר קאַמעראַס ווערן אָפט גענוצט אין ברייטפילד מיקראָסקאָפּיע, ספּעציעל אין היסטאָלאָגישער אַנאַליז. פֿאַרב טעקניקס ווי H&E אָדער גראַם פֿאַרבונג פּראָדוצירן קאָליר-באַזירט קאַנטראַסט וואָס קען נאָר ווערן אינטערפּרעטירט מיט RGB בילדגעבונג. בילדונגקרייז לאַבאָראַטאָריעס און פּאַטאָלאָגיע דעפּאַרטמענטן פֿאַרלאָזן זיך אויך אויף קאָליר קאַמעראַס צו כאַפּן רעאַליסטישע בילדער פון ביאָלאָגישע ספּעסאַמאַנז פֿאַר לערנען אָדער דיאַגנאָסטיש נוצן.

מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט און ייבערפלאַך אַנאַליז

אין מאַטעריאַלן פאָרשונג, איז קאָליר בילדער ווערטפול פֿאַר אידענטיפֿיצירן קעראָוזשאַן, אַקסאַדיישאַן, קאָוטינגז און מאַטעריאַל גרענעצן. קאָליר קאַמעראַס העלפֿן דעטעקטירן סאַטאַל ווערייישאַנז אין ייבערפלאַך ענדיקן אָדער חסרונות וואָס מאָנאָכראָם בילדער קען פאַרפעלן. למשל, עוואַלואַטינג קאַמפּאַזאַט מאַטעריאַלס אָדער געדרוקטע קרייַז באָרדז אָפט ריקווייערז פּינטלעך קאָליר רעפּרעזענטאַציע.

מאַשין זעאונג און אויטאָמאַציע

אין אויטאמאטישע דורכקוק סיסטעמען, ווערן קאליר קאמעראס גענוצט פאר אביעקט סארטירן, דעפעקט דעטעקציע, און לייבלינג וועריפיקאציע. זיי ערלויבן מאשין וויזשאן אלגאריטמען צו קלאסיפיצירן טיילן אדער פראדוקטן באזירט אויף קאליר אנווייזונגען, פארבעסערנדיג אויטאמאטישע גענויקייט אין פאבריקאציע.

בילדונג, דאקומענטאציע, און אויסרייך

וויסנשאפטלעכע אינסטיטוציעס פארלאנגען אָפט הויך-קוואַליטעט קאָליר בילדער פֿאַר פּובליקאַציעס, גראַנט פּראָפּאָסאַלס און אויסרייך. א קאָליר בילד גיט אַ מער אינטואיטיווע און וויזועל ענגיידזשינג רעפּרעזענטאַציע פון ​​וויסנשאפטלעכע דאַטן, ספּעציעל פֿאַר אינטערדיסציפּלינאַרע קאָמוניקאַציע אָדער עפנטלעכע באַטייליקונג.

לעצטע געדאנקען

קאָליר וויסנשאַפֿטלעכע קאַמעראַס שפּילן אַ וויכטיקע ראָלע אין מאָדערנע בילדגעבונג אַרבעטספֿלוסן, וואו קאָליר אונטערשיידונג איז וויכטיק. כאָטש זיי קענען נישט גלייַכן מאָנאָכראָם קאַמעראַס אין סענסיטיוויטי אָדער רויע רעזאָלוציע, זייער פיייקייט צו צושטעלן נאַטירלעך, ינטערפּרעטאַבאַל בילדער מאכט זיי נייטיק אין פֿעלדער פֿון לעבן וויסנשאַפֿטן ביז אינדוסטריעלע דורכקוק.

 

ווען איר קלייבט צווישן קאליר און מאָנאָכראָם, באַטראַכט אייערע בילד-געבונג צילן. אויב אייער אַפּליקאַציע ריקווייערז נידעריק-ליכט פאָרשטעלונג, הויך סענסיטיוויטי, אָדער פלואָרעסענס דעטעקציע, אַ מאָנאָכראָם וויסנשאַפטלעכע קאַמעראַ קען זיין אייער בעסטע אָפּציע. אָבער פֿאַר ברייטפעלד בילד-געבונג, מאַטעריאַל אַנאַליז, אָדער קיין אַרבעט וואָס ינוואַלווז קאָליר-קאָדעד אינפֿאָרמאַציע, אַ קאָליר לייזונג קען זיין ידעאַל.

 

צו אויספאָרשן אַוואַנסירטע קאָליר בילדגעבונג סיסטעמען פֿאַר וויסנשאַפטלעכע פאָרשונג, בלעטערט אונדזער פולע ליינאַפּ פון הויך-פאָרשטעלונג CMOS קאַמעראַס און sCMOS מאָדעלן צוגעפּאַסט צו אייערע באדערפענישן.

 

טוסען פאָטאָניקס קאָו., לטד. אַלע רעכטן רעזערווירט. ווען איר ציטירט, ביטע אנערקענען די מקור:www.tucsen.com

פּרייזן און אָפּציעס

טאָפּפּוינטער
קאָדפּוינטער
רופן
אָנליין קונה סערוויס
אונטערשטער צייגער
פלאָוטקאָד

פּרייזן און אָפּציעס