Protokoll zur Herstellung von dreidimensionalen Infrarot-Video des Einfrierens in Pflanzen

Mit dieser Methode können Sie den genauen Ort der Eiskeimbildung und -ausbreitung in drei Dimensionen identifizieren, was bei einigen Infrarotkameras schwierig sein kann. Der Vorteil dieser Technik besteht darin, dass sie Tiefeninformationen liefert, was mit normalem zweidimensionalem Video nicht möglich ist. Da der Mensch Infrarotstrahlung nicht visualisieren kann, ist eine Kamera, die Infrarotstrahlung erkennt und in das sichtbare Spektrum umwandelt, die einzige Möglichkeit, wärmeerzeugende Ereignisse wie Gefrieren zu visualisieren.

Auch wenn wir dieses System verwenden, um das Einfrieren einer Erdbeerpflanze zu veranschaulichen, könnte es in jedem Projekt verwendet werden, bei dem die Tiefe eines visuellen Bildes wichtig ist. Das Protokoll mag für einige schwierig sein, da es die Verwendung einer Software mit einer etwas schwierigen Lernkurve erfordert. Richten Sie zunächst mit Befestigungsgurten und einem kleinen Holzklotz zwei Infrarot- oder IR-Kameras ein, um den korrekten Konvergenzwinkel der Objektive zu erzeugen.

Die beiden Kameras müssen auf dasselbe Objekt gerichtet werden, jedoch in leicht unterschiedlichen Winkeln, die dem Abstand zwischen den Augen entsprechen. Montieren Sie beide Kameras an einer 10 x 10 Zentimeter großen Laborbuchse. Nachdem Sie einen Gefrierschrank gemäß dem Textprotokoll programmiert haben, setzen Sie eine sechs Wochen alte Erdbeerpflanze mit zwei bis fünf Blüten in einen Ein-Liter-Behälter hinein.

Positionieren Sie beide Kameras mit dem Wagenheber vertikal, sodass die beiden Bilder die gesamte Pflanze und einen Teil des Bodens enthalten. Verbinden Sie dann die beiden Kameras mit dem USB-Anschluss mit dem Computer und stecken Sie die beiden Steckdosen in beide Kameras, um eine kontinuierliche Überwachung der Pflanzen zu ermöglichen. Um den Computer und die Software für die Aufzeichnung einzurichten, öffnen Sie zwei Fenster der Software, indem Sie zweimal auf das Symbol für die IR-Kamerasoftware doppelklicken.

Befolgen Sie dann die Anweisungen im Hilfemenü, um die linke Kamera mit dem linken Fenster und die rechte Kamera mit dem rechten Fenster zu verbinden. Öffnen Sie die Bildschirmaufnahmesoftware und passen Sie den Aufnahmerahmen an, indem Sie auf den Rahmen klicken und ihn ziehen, sodass er beide Kameras enthält, um die gleichzeitige Bildschirmaufnahme beider Kameras zu ermöglichen. Videostreams von den beiden Kameras müssen gleichzeitig aufgenommen werden, damit das rechte und das linke Bild genau synchronisiert werden.

Mit der Bildschirmaufnahmesoftware können Sie dies sehr einfach tun. Starten Sie anschließend im Controller-Menü das Tiefkühlprogramm, indem Sie Ausführen auswählen, und beginnen Sie mit der Bildschirmaufnahme. Klicken Sie dann im Fenster auf die Schaltfläche Aufnahme und stellen Sie sicher, dass der Umriss, der den Bereich des aufgenommenen Bildschirms anzeigt, rot wird.

Nehmen Sie auf, wie die Erdbeerpflanze bis zu minus acht Grad Celsius gefriert, und halten Sie die Temperatur des Gefrierschranks eine Stunde lang. Um die Videos zu verarbeiten, konvertieren Sie zunächst die MP4-Datei von der Bildschirmaufnahmesoftware in eine mov-Datei, indem Sie eine im Handel erhältliche Dateikonvertierungssoftware verwenden. Doppelklicken Sie dann auf eine beliebige Stelle im Projektfenster, um die gewünschte MOV-Datei in die Imaging-Software zu importieren, und ziehen Sie die Datei auf das Kompositionssymbol am unteren Rand des Projektfensters.

Speichern Sie dann das Projekt in demselben Ordner, in dem sich die Originalvideos befinden. Klicken Sie am unteren Rand des Vorschaufensters auf das Symbol "Region of Interest" und skizzieren Sie nur die Aufnahme von der linken Kamera. Ziehen Sie dasselbe mov-Video auf das Kompositionssymbol, um eine zweite Komposition desselben Videos zu erstellen.

Wiederholen Sie dann diesen Schritt mit der richtigen Kamera. Wählen Sie nun Komposition, Komposition auf Interessenbereich zuschneiden für die linke Ansicht. Wiederholen Sie dann diesen Schritt, um die richtige Ansicht zu erhalten.

Benennen Sie jede Komposition um, um anzugeben, welche links und rechts ist. Markieren Sie die linke Komposition, indem Sie darauf klicken, und wählen Sie im Hauptmenü oben Komposition, Zur Renderliste hinzufügen. Klicken Sie in der Render-Warteschlange auf Ausgabemodul und stellen Sie sicher, dass das Video als Video gerendert wird.

Klicken Sie auf Ausgabe nach, nennen Sie das Video Strawberry Left und speichern Sie es im selben Ordner wie die Originalaufnahme und das Projekt. Klicken Sie auf Speichern und dann auf die Schaltfläche Rendern oben rechts im Renderfenster. Wiederholen Sie das Rendern für die Komposition Strawberry Right.

Doppelklicken Sie anschließend auf das Projektfenster und importieren Sie die gerenderten Videos "Strawberry Left" und "Strawberry Right". Markieren Sie beide Videos und ziehen Sie sie auf das Kompositionssymbol am unteren Rand des Projektfensters. Geben Sie im Popup-Fenster, in dem Sie nach der Standbilddauer gefragt werden, drei mit fünf Nullen für eine Dauer von drei Stunden ein.

Markieren Sie die oberste Ebene des Kompositionsfensters und wählen Sie im Menü oben die Option "Effekt", "Perspektive" und "3D-Brille" aus. Klicken Sie in der Systemsteuerung auf das Kästchen rechts neben der linken Ansicht. Listen Sie die beiden Videos im Kompositionsfenster in einem Dropdown-Menü auf und markieren Sie das Video in der Liste für die linke Ansicht.

Wiederholen Sie dann diesen Schritt, um die richtige Ansicht zu erhalten. Wählen Sie im Feld rechts neben der 3D-Ansicht die Option Rot Blau LR aus. Überprüfen Sie die Ansicht im Projektfenster mit einer Rot-Blau-Brille. Wenn die 3D-Ansicht falsch zu sein scheint, klicken Sie auf Links-Rechts vertauschen.

Passen Sie die Szenenkonvergenz und die vertikale Ausrichtung an, um Geisterbilder und Augenbelastungen zu vermeiden. Wenn der 3D-Aspekt des Videos akzeptabel ist, markieren Sie die Komposition, indem Sie darauf klicken, und wählen Sie Komposition, Zur Renderliste hinzufügen aus, wie weiter oben in diesem Video gezeigt. Rendern Sie abschließend das Video.

Dieses IR-Video zeigt, dass die Blätter bei einer höheren Temperatur als die Blüten gefroren sind, obwohl das Einfrieren nicht unbedingt an der gleichen Position auf jedem Blatt begann. Sobald die Blätter gefroren waren, schritt das Einfrieren über den Blattstiel bis zur Krone der Pflanze voran. Wenn die Temperatur um ein bis zwei Grad sank, froren die Blüten ein, beginnend am Kelch, bevor sie sich auf die Blütenblätter und das Gefäß ausbreiteten.

Beim Vergleich des 2D-Infrarotbildes mit der 3D-Tragebrille konnte anhand des 3D-Bildes die Reihenfolge genau bestimmt werden, in der die Blätter und Blüten gefroren sind. Diese Weizenwurzeln wurden in ein Wachstumsmedium aus Torf getaucht, und vor dem Einfrieren wurden Eisspäne hinzugefügt, um sicherzustellen, dass die Wurzeln gefrieren. Die Gefrierkeimbildung erfolgte bei etwa minus 0,5 Grad Celsius, auf halbem Weg entlang einer Wurzel auf der rechten Seite.

Das Einfrieren ging dann nach oben bis zur Krone der Pflanze, wodurch die Basis der äußeren Blätter einfror und dann nach unten in die Wurzeln im hinteren Teil der Pflanze. Beachten Sie, dass es ohne die 3D-Perspektive fast unmöglich ist, die Reihenfolge zu bestimmen, in der die spezifischen Wurzeln eingefroren sind. Es ist wichtig, die Kamera so zu positionieren, dass jede Kamera auf die gleiche Stelle des gefilmten Objekts gerichtet ist.

Durch die Verwendung der Kameras, die wir in dieser Demonstration verwendet haben, wird sichergestellt, dass der Winkel für die Erstellung eines 3D-Anaglyphenvideos korrekt ist. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um Videos sowie 3D-Standbilder von Objekten zu erstellen, indem nur zwei Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen werden.