25/08/12Botilẹjẹpe awọn kamẹra awọ jẹ gaba lori ọja kamẹra onibara, awọn kamẹra monochrome jẹ diẹ sii ni aworan imọ-jinlẹ.
Awọn sensọ kamẹra ko ni agbara lati ṣe iwari awọ, tabi gigun, ti ina ti wọn gba. Iṣeyọri aworan awọ nilo nọmba awọn adehun ni ifamọ ati iṣapẹẹrẹ aaye. Bibẹẹkọ, ninu ọpọlọpọ awọn ohun elo aworan, gẹgẹ bi ẹkọ nipa ẹkọ nipa ẹkọ nipa itan-akọọlẹ tabi diẹ ninu ayewo ile-iṣẹ, alaye awọ jẹ pataki, nitorinaa awọn kamẹra imọ-jinlẹ awọ tun jẹ aaye ti o wọpọ.
Nkan yii ṣawari kini awọn kamẹra imọ-jinlẹ awọ jẹ, bii wọn ṣe n ṣiṣẹ, awọn agbara ati awọn idiwọn wọn, ati nibiti wọn ṣe ju awọn ẹlẹgbẹ monochrome wọn lọ ni awọn ohun elo imọ-jinlẹ.
Kini Awọn Kamẹra Imọ-jinlẹ Awọ?
Kamẹra ijinle sayensi awọ jẹ ohun elo aworan amọja ti o gba alaye awọ RGB pẹlu iṣootọ giga, konge, ati aitasera. Ko dabi awọn kamẹra awọ-alabara ti o ṣe pataki afilọ wiwo, awọn kamẹra awọ ti imọ-jinlẹ jẹ iṣẹ-ṣiṣe fun aworan pipo nibiti deede awọ, laini sensọ, ati iwọn agbara jẹ pataki.
Awọn kamẹra wọnyi ni lilo pupọ ni awọn ohun elo bii microscopy aaye ti o ni imọlẹ, itan-akọọlẹ, itupalẹ awọn ohun elo, ati awọn iṣẹ ṣiṣe iran ẹrọ nibiti itumọ wiwo tabi ipin-orisun awọ ṣe pataki. Pupọ julọ awọn kamẹra imọ-jinlẹ awọ da lori CMOS tabi awọn sensọ sCMOS, ti a ṣe lati pade awọn ibeere lile ti imọ-jinlẹ ati iwadii ile-iṣẹ.
Fun wiwo ti o jinlẹ ni oriṣiriṣi awọn ọna ṣiṣe aworan, ṣawari aṣayan iṣẹ-giga waijinle sayensi kamẹrasi dede itumọ ti fun ọjọgbọn awọn ohun elo.
Iṣeyọri Awọ: Ajọ Bayer
Ni aṣa, wiwa awọ ni awọn kamẹra jẹ aṣeyọri nipasẹ awọn ọna kanna bi ẹda awọ lori awọn diigi ati awọn iboju: nipasẹ awọn akojọpọ ti pupa, alawọ ewe ati awọn piksẹli buluu ti o wa nitosi sinu awọ 'superpixels' ni kikun. Nigbati awọn ikanni R, G ati B wa ni iye ti o pọju wọn, ẹbun funfun kan yoo rii.
Bii awọn kamẹra ohun alumọni ko ṣe rii gigun ti awọn fọto ti nwọle, ipinya ti ikanni igbi gigun kọọkan R, G tabi B gbọdọ ṣaṣeyọri nipasẹ sisẹ.
Ni awọn piksẹli pupa, àlẹmọ kọọkan ni a gbe sori piksẹli lati dènà gbogbo awọn gigun gigun ṣugbọn awọn ti o wa ni apakan pupa ti spekitiriumu, ati bakanna fun buluu ati alawọ ewe. Bibẹẹkọ, lati ṣaṣeyọri tiling square ni awọn iwọn meji laibikita nini awọn ikanni awọ mẹta, superpixel ti ṣẹda lati pupa kan, buluu kan ati awọn piksẹli alawọ ewe meji, bi a ṣe han ninu eeya naa.
Ifilelẹ àlẹmọ Bayer fun awọn kamẹra awọ
AKIYESI: Ifilelẹ ti awọn asẹ awọ ti a ṣafikun si awọn piksẹli kọọkan fun awọn kamẹra awọ ni lilo ifilelẹ àlẹmọ Bayer, ni lilo awọn iwọn onigun mẹrin 4-pixel ti Green, Red, Blue, Awọn piksẹli alawọ ewe. Bere laarin 4-pixel kuro le yato.
Awọn piksẹli alawọ ewe jẹ pataki ni pataki mejeeji nitori pupọ julọ awọn orisun ina (lati oorun si awọn LED funfun) ṣe afihan kikankikan giga wọn ni apakan alawọ julọ.
Nigbati o ba de si itupalẹ aworan ati ifihan, sibẹsibẹ, awọn aworan kii ṣe jiṣẹ nigbagbogbo si olumulo pẹlu awọn piksẹli kọọkan n ṣafihan iye R, G tabi B wọn nikan. Iwọn RGB-ikanni 3 ni a ṣẹda fun gbogbo ẹbun ti kamẹra, nipasẹ sisọ awọn iye ti awọn piksẹli to wa nitosi, ni ilana ti a pe ni 'debayering'.
Fun apẹẹrẹ, ẹbun pupa kọọkan yoo ṣe ina iye alawọ ewe, boya lati apapọ awọn piksẹli alawọ ewe mẹrin ti o wa nitosi, tabi nipasẹ algorithm miiran, ati bakanna fun awọn piksẹli buluu mẹrin ti o wa nitosi.
Aleebu ati awọn konsi ti Awọ
Aleebu
● O le rii ni awọ! Awọ ṣe alaye alaye ti o niyelori ti o mu itumọ eniyan pọ si, paapaa nigbati o ba n ṣatupalẹ awọn ayẹwo ohun elo tabi ohun elo.
● Rọrun pupọ lati yaworan awọn aworan awọ RGB dipo gbigbe awọn aworan R, G, ati B lẹsẹsẹ ni lilo kamẹra monochrome kan
Konsi
● Ifamọ ti awọn kamẹra awọ ti dinku pupọ ni akawe si awọn ẹlẹgbẹ monochrome wọn, da lori gigun. Ni apakan pupa ati buluu ti spekitiriumu, nitori ọkan ninu awọn asẹ piksẹli mẹrin ti n kọja awọn iwọn gigun wọnyi, ikojọpọ ina jẹ pupọ julọ 25% ti kamẹra monochrome deede ni awọn iwọn gigun wọnyi. Ni alawọ ewe, ifosiwewe jẹ 50%. Ni afikun, ko si àlẹmọ ti o pe: gbigbe oke yoo kere ju 100%, ati pe o le jẹ kekere pupọ ti o da lori iwọn gigun gangan.
● Ipinnu awọn alaye ti o dara tun buru si, bi awọn oṣuwọn ayẹwo ti dinku nipasẹ awọn ifosiwewe kanna (si 25% fun R, B ati si 50% fun G). Ni ọran ti awọn piksẹli pupa, pẹlu 1 nikan ni awọn piksẹli 4 ti o mu ina pupa, iwọn ẹbun ti o munadoko fun ṣiṣe iṣiro ipinnu jẹ 2x tobi ni iwọn kọọkan.
● Awọn kamẹra awọ tun nigbagbogbo pẹlu àlẹmọ infurarẹẹdi (IR). Eyi jẹ nitori agbara awọn kamẹra ohun alumọni lati ṣe awari diẹ ninu awọn igbi gigun IR alaihan si oju eniyan, lati 700nm si ayika 1100nm. Ti ina IR yii ko ba yọ sita, yoo ni ipa lori iwọntunwọnsi funfun, ti o yọrisi ẹda awọ ti ko pe, ati pe aworan ti a ṣe ko baamu ohun ti oju rii. Nitorinaa, ina IR yii gbọdọ jẹ filtered jade, afipamo pe awọn kamẹra awọ ko le ṣee lo fun awọn ohun elo aworan, eyiti o lo awọn iwọn gigun wọnyi.
Bawo ni Awọn kamẹra Awọ Ṣiṣẹ?
Apeere ti a aṣoju awọ kamẹra kuatomu ṣiṣe ti tẹ
AKIYESI: Igbẹkẹle gigun ti ṣiṣe kuatomu ti o han lọtọ fun awọn piksẹli pẹlu pupa, buluu ati àlẹmọ alawọ ewe. Paapaa ti o han ni ṣiṣe kuatomu ti sensọ kanna laisi awọn asẹ awọ. Afikun awọn asẹ awọ ni pataki dinku ṣiṣe ṣiṣe kuatomu.
Pataki ti kamẹra awọ ijinle sayensi jẹ sensọ aworan rẹ, ni igbagbogbo aCMOS kamẹra or sCMOS kamẹra(CMOS ijinle sayensi), ni ipese pẹlu àlẹmọ Bayer. Ṣiṣan iṣẹ lati gbigba fọtonu si iṣelọpọ aworan ni pẹlu awọn igbesẹ bọtini pupọ:
1. Awari Photon: Imọlẹ wọ inu lẹnsi naa o si lu sensọ. Piksẹli kọọkan jẹ ifarabalẹ si iwọn gigun kan pato ti o da lori àlẹmọ awọ ti o gbe.
2. Iyipada owo: Photons ṣe ina idiyele itanna ni photodiode nisalẹ ẹbun kọọkan.
3. Readout & Amplification: Awọn idiyele ti wa ni iyipada si awọn foliteji, ka jade ni ila-ila, ati di-nọmba nipasẹ awọn oluyipada afọwọṣe-si-oni.
4. Atunṣe Awọ: Ẹrọ ero kamẹra ti inu ọkọ tabi sọfitiwia ita ṣe interpolate aworan awọ-kikun lati inu data ti a yo ni lilo awọn algoridimu demosaicing.
5. Atunse Aworan: Awọn igbesẹ ti n ṣe lẹhin-lẹhin bi atunṣe aaye alapin, iwọntunwọnsi funfun, ati idinku ariwo ni a lo lati rii daju pe o jẹ deede, iṣelọpọ ti o gbẹkẹle.
Išẹ kamẹra awọ kan dale lori imọ-ẹrọ sensọ rẹ. Awọn sensọ kamẹra CMOS ode oni nfunni ni awọn oṣuwọn fireemu iyara ati ariwo kekere, lakoko ti awọn sensosi sCMOS ti wa ni iṣapeye fun ifamọ ina kekere ati iwọn agbara nla, pataki fun iṣẹ imọ-jinlẹ. Awọn ipilẹ wọnyi ṣeto ipele fun ifiwera awọ ati awọn kamẹra monochrome.
Awọn kamẹra awọ vs. Awọn kamẹra Monochrome: Awọn iyatọ bọtini
Ifiwera laarin awọ ati awọn aworan kamẹra monochrome fun iṣẹ ina kekere
AKIYESI: Aworan Fuluorisenti pẹlu itujade igbi gigun pupa ti a rii nipasẹ kamẹra awọ (osi) ati kamẹra monochrome kan (ọtun), pẹlu awọn pato kamẹra miiran ti o ku kanna. Aworan awọ fihan ni riro kekere ifihan agbara-si-ariwo ipin ati ipinnu.
Lakoko ti awọ mejeeji ati awọn kamẹra monochrome pin ọpọlọpọ awọn paati, awọn iyatọ wọn ninu iṣẹ ṣiṣe ati awọn ọran lilo jẹ pataki. Eyi ni afiwe iyara kan:
| Ẹya ara ẹrọ | Kamẹra awọ | Kamẹra Monochrome |
| Sensọ Iru | Bayer-filter CMOS/sCMOS | Unfiltered CMOS/sCMOS |
| Imọlẹ ifamọ | Isalẹ (nitori awọn asẹ awọ dina ina) | Ti o ga julọ (ko si ina ti o padanu si awọn asẹ) |
| Ipinnu Aye | Ipinnu doko gidi (demosaicing) | Ipinnu abinibi ni kikun |
| Awọn ohun elo to dara julọ | Brightfield maikirosikopu, histology, ohun elo ayewo | Fuluorescence, aworan ina kekere, awọn wiwọn pipe-giga |
| Data awọ | Mu alaye RGB ni kikun | Yiyaworan grẹyscale nikan |
Ni kukuru, awọn kamẹra awọ dara julọ nigbati awọn ọrọ awọ fun itumọ tabi itupalẹ, lakoko ti awọn kamẹra monochrome jẹ apẹrẹ fun ifamọ ati deede.
Nibo Awọn kamẹra Awọ Tayo ni Awọn ohun elo Imọ-jinlẹ
Pelu awọn idiwọn wọn, awọn kamẹra awọ ṣe ju ni ọpọlọpọ awọn agbegbe pataki nibiti iyatọ awọ jẹ bọtini. Ni isalẹ wa awọn apẹẹrẹ diẹ ti ibi ti wọn ti tan imọlẹ:
Awọn sáyẹnsì Igbesi aye ati Maikirosikopu
Awọn kamẹra awọ ni a lo nigbagbogbo ni maikirosikopu aaye imọlẹ, ni pataki ni itupalẹ itan-akọọlẹ. Awọn ilana imudọgba bii H&E tabi idoti Giramu ṣe iyatọ ti o da lori awọ ti o le tumọ nikan pẹlu aworan RGB. Awọn ile-iṣẹ eto ẹkọ ati awọn apa ẹkọ nipa ẹkọ nipa iṣan tun gbarale awọn kamẹra awọ lati yaworan awọn aworan ojulowo ti awọn apẹrẹ ti ibi fun ikọni tabi lilo iwadii aisan.
Ohun elo Imọ ati dada Analysis
Ninu iwadi awọn ohun elo, aworan awọ jẹ niyelori fun idamo ibajẹ, oxidation, awọn aṣọ, ati awọn aala ohun elo. Awọn kamẹra awọ ṣe iranlọwọ ṣe awari awọn iyatọ arekereke ni ipari dada tabi awọn abawọn ti aworan monochrome le padanu. Fún àpẹrẹ, dídánwò àwọn ohun èlò àkópọ̀ tàbí àwọn pátákó àyíká tí a tẹ̀ jáde sábà máa ń nílò ìṣàpẹẹrẹ àwọ̀ pípéye.
Machine Iran ati Automation
Ninu awọn ọna ṣiṣe ayewo adaṣe, awọn kamẹra awọ ni a lo fun yiyan ohun, wiwa abawọn, ati ijẹrisi isamisi. Wọn gba awọn algoridimu iran ẹrọ laaye lati ṣe lẹtọ awọn apakan tabi awọn ọja ti o da lori awọn ifẹnukonu awọ, imudara deede adaṣe ni iṣelọpọ.
Ẹkọ, Iwe-ipamọ, ati Ifarabalẹ
Awọn ile-iṣẹ imọ-jinlẹ nigbagbogbo nilo awọn aworan awọ didara fun awọn atẹjade, awọn igbero fifunni, ati ijade. Aworan awọ n pese ojulowo diẹ sii ati aṣoju wiwo ti data imọ-jinlẹ, paapaa fun ibaraẹnisọrọ interdisciplinary tabi ilowosi gbogbo eniyan.
Awọn ero Ikẹhin
Awọn kamẹra imọ-jinlẹ awọ sin ipa pataki ni ṣiṣan iṣẹ aworan ode oni nibiti iyatọ awọ ṣe pataki. Lakoko ti wọn le ma baramu awọn kamẹra monochrome ni ifamọ tabi ipinnu aise, agbara wọn lati fi ẹda adayeba, awọn aworan itumọ jẹ ki wọn ṣe pataki ni awọn aaye ti o wa lati awọn imọ-jinlẹ igbesi aye si ayewo ile-iṣẹ.
Nigbati o ba yan laarin awọ ati monochrome, ro awọn ibi-afẹde aworan rẹ. Ti ohun elo rẹ ba nilo iṣẹ ṣiṣe ina kekere, ifamọ giga, tabi iwari fluorescence, kamẹra imọ-jinlẹ monochrome le jẹ aṣayan ti o dara julọ. Ṣugbọn fun aworan imọlẹ aaye, itupalẹ ohun elo, tabi iṣẹ-ṣiṣe eyikeyi ti o kan alaye ti o ni koodu awọ, ojutu awọ le jẹ apẹrẹ.
Lati ṣawari awọn ọna ṣiṣe aworan awọ to ti ni ilọsiwaju fun iwadii ijinle sayensi, ṣawari tito sile ni kikun ti awọn kamẹra CMOS iṣẹ ṣiṣe giga ati awọn awoṣe sCMOS ti a ṣe deede si awọn iwulo rẹ.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Gbogbo ẹtọ wa ni ipamọ. Nigbati o ba n tọka si, jọwọ jẹwọ orisun:www.tucsen.com
