פרוטוקול להפקת וידאו תלת ממדי אינפרא-אדום להקפאת בצמחים

סיכום

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשיקוף צמח תות שדה קפוא 3 מידות. שתי מצלמות אינפרא אדום מוצבים בזווית שונה במקצת משמשים להפקת סרט אדום-כחול טכנולוגיית להתבונן על הקפאת של הצמח 3 מימדים.

תקציר

הקפאת בצמחים ניתן לנטר באמצעות אינפרא-אדום (IR) הדמאה תרמית, כי כאשר המים קופא, זה נותן את החום. אולם, בעיות עם ניגודיות הצבעים לעשות 2 ממדים תמונות אינפרא-אדום (2D) קצת קשה לפרש. הצגת תמונה IR או הוידאו של צמחים קפוא 3 ממדי (3D) תאפשר של זיהוי מדויק יותר של אתרי התגרענות קרח, כמו גם את ההתקדמות של הקפאה. בנייר זה, נדגים אמצעי פשוט יחסית לייצר סרטון אינפרא-אדום תלת-ממד של צמח תות שדה קפוא. תות שדה הוא לתוצר חקלאי חשוב מבחינה כלכלית כי הוא נתון קפיץ לא צפוי להקפיא אירועים בתחומים רבים של העולם. הבנה מדויקת של הקפואות תות תספק מגדלים והן מגדלי עם דרכים חסכוני יותר כדי למנוע נזק לצמחים במהלך הקפאת התנאים.

הטכניקה מערבת מיצוב של שתי מצלמות IR בזוויות שונות במקצת לצלם את תות שדה קפוא. שני הזרמים וידאו תסונכרן דווקא באמצעות תוכנה ללכידת מסך מקליט שתי מצלמות בו זמנית. ההקלטות מכן ייובאו לתוך התוכנה הדמיה ומעובדים בטכניקה של טכנולוגיית. בעזרת משקפיים אדום-כחול, וידאו תלת-ממד זה מקל לקבוע האתר המדויק של קרח התגרענות על משטחים עלה.

מבוא

למרות לחיות בעולם של שלושת הממדים הפיזיים, חוקרים מוגבלות לעתים קרובות לדיווח על תצפיות חזותיות בדו-ממד. תמונות דו-ממד אמנם בדרך כלל מספיקות להעביר מידע חשוב, חוסר מידע על עומק מגבילה את היכולת שלנו תופסים ומבינים את המורכבות של אובייקטים בעולם האמיתי. ¹

זה מחסור במידע לגבי העומק מספק תמריץ בהפקת סרטי תלת-ממד בעיקר בתעשיית הקולנוע המסחרי מאז המאה ה-20 המוקדמות¹. עם זאת, הפקת מידע ברור 3D ב עדיין תמונות וקטעי וידאו מתעכבת על ידי המורכבויות מעורב בהפקת תמונות אלה. הגישה הפשוטה ביותר כדי לייצר קולנוע תלת-ממד מבוססת על עקרונות שימוש בצילום סטריאוסקופי. צילום סטריאוסקופי מנצל שתי תמונות של אותו אובייקט מזוויות שונות במקצת שאיור תמונת תלת-ממד במוח. כדי להפוך את זה אפשרי, כל עין חייבים להסתכל רק את תדמיתה בהתאמה (קרי, העין השמאלית על התמונה השמאלית, העין הימנית על התמונה הנכונה). מאז העיניים לא טבעי יעשו זאת, כיסוי ראש סטריאוסקופי תוכנן כדי להפוך זה אפשרי¹. כמה סטריאוסקופי הצגת טכניקות, כמו גם כמו קיטוב-שזירה, זמן-מרובב, וטכניקות תצוגה ראשי-הר, השתמשו במהלך הפיתוח של סרטי תלת מימד, אבל בשיטת השזירה צבע או טכנולוגיית באמצעות אדום, ירוק (או ציאן) משקפיים היא אחד של טכניקות הפשוטה והזולה ביותר. לסקירה מקיפה של 3D הדמיה וטכניקות שונות של המעורבים, ראה את הסקירה על ידי גנג¹.

ניטור קפוא צמחים באמצעות IR צילום תרמי מבוססת על העיקרון כי כאשר המים קופא, זה צריך לוותר על אנרגיה פנימית². אנרגיה זו היא בצורה של חום, אשר הוא לזיהוי האזור האינפרא-אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי. מסוגל להקליט את האנרגיה IR מצלמות היו בשימוש מאז 1929³. הדוח שפורסם הראשון בטכנולוגיה IR לסרט קפוא צמחים הוא מ. Cecardi et al. ², אבל הרזולוציה של המצלמה בשימוש מקשה לקבוע במדויק הרקמה איפה הקפאת מאותחלת. ויזנייבסקי. et al. ⁴ נקבע אתרים מדויקת יותר של קרח התגרענות של מספר מיני צמחים בעזרת מצלמה ברזולוציה גבוהה יותר. ככל שהטכנולוגיה בשימוש IR צילום תרמי משופר, תמונות ברזולוציה גבוהה הוביל תגליות כגון חסמי מקפיא⁵ ולוקליזציה הסלולר מדויק של היווצרות קרח⁶.

קושי אחד לצלם נושאים IR נגרמת על ידי הבדלים קטנים בטמפרטורות. זה יגרום רוב האובייקטים בתוך שדה הראייה להיות בצבע דומה, ולכן קשה לקבוע בדיוק אילו אובייקטים הוא/הם קופאים. זה יכול להיות חשוב בעת קביעת סדר קפוא רקמות ספציפיות, כגון עלים או שורשי חיטה⁶. אם הוידאו IR של צמחים קפוא יכול לדימות תלת-ממד, המזוןאפשר לשפר את הדיוק של לקבוע איזה חלק של הצמח קפוא בנקודה מסוימת בזמן.

תות שדה הוא יבול באזורים מסוימים של ארצות הברית שבה יורדות הטמפרטורות הקפאה של ניכרת דאגה למגדלים. בתנאים מסוימים גדל והולך, זה נפוץ תות שדה פרחים יופיעו 2-3 שבועות לפני הממוצע באביב שעבר להקפיא. אירוע הקפאת יכול להתרחש בסוף יוני באזורים מסוימים של הרי האפלצ'ים⁷ , בדרך כלל תוצאות במוות של הפרח. הגנה פרוסט, לפיכך, הוא קריטי עבור מגדלי תות באזורים נתונים אלה להקפיא את האירועים. מגדלי תות בצפון קרוליינה, לדוגמה, פרוסט-להגן, בממוצע בין 4-6 אירועים פרוסט לפני בלום ו 1-2 קופא קשה במהלך המוקדמות פורחים תקופה⁸. כדי לסייע לפתח אחרים תות שדה קפוא סובלני יותר, חשוב להבין היבטים שונים של ההקפאה, כגון האתרים של קרח התגרענות והתפשטות לחלקים אחרים של הצמח. IR צילום תרמי מספק אמצעי יעיל לטיפול בבעיות אלה.

כאן, אנו משתמשים תות שדה להמחשת טכניקה עבור הקלטת אירועים הקפוא בשיטת טכנולוגיית תלת-ממד. תות שדה הוא גם מתאים עבור דוגמה זו כי עלים, פרחים מופצים באופן נרחב במרחב תלת-ממדי, ואפשר להבחין כאשר צפו בסרטי 2D אינפרא-אדום.

פרוטוקול

1. הכנה

1. לאסוף ציוד, חומרים ותוכנות להקליט ולעבד את הוידאו של הצמח קפוא.
   1. להתחיל מקפיא לתכנות על-ידי הגדרת מתג ההפעלה עלוהגדר את הטמפרטורה 0 ° C. תוכנית ההקפאה כדי להגיע-8 ° C-h 1 ° C.
2. במקום אחד בן 6 שבועות תות צמח עם 2-5 פרחים גדל בתוך מיכל 1 ליטר למקפיא.
3. להגדיר 2 מצלמות IR (למשל, מצלמות פליר T620) באמצעות רצועות הצמדה גוש עץ קטן כדי לייצר את הזווית הנכונה התכנסות של העדשות.
   הערה: המרחק האופטימלי מרחב המרכז של עדשות המצלמות 2 נחשבת בדרך כלל להיות זהה המרחק בין העיניים¹ או כ- 7 ס מ.
4. הר שתי המצלמות ג'ק מעבדה 10 x 10 ס מ, מיקום השקע במקפיא קרוב מספיק למפעל כדי לאפשר לתמונה להיות ממוקד. התאם את המצלמות אנכית או אופקית כך מאותו חלק של הצמח הוא גלוי של שתי מצלמות. השתמש את ג'ק למיקום שתי המצלמות אנכית בצורה כזאת, כי 2 תמונות מכילים את כל המפעל, חלק של הקרקע.
5. לחבר את 2 מצלמות באמצעות מחבר USB לשקעים USB במחשב.
6. חבר את השקעים ג / 2 שתי מצלמות כדי לאפשר ניטור רציף של הצמחים.

2. המחשב וההתקנה תוכנה להקלטה

1. פתיחת 2 חלונות (1 חלון לכל מצלמה) של התוכנה על-ידי לחיצה כפולה על הסמל של התוכנה מצלמת אינפרא-אדום 2 x. בצע את ההוראות בתפריט ' עזרה ' כדי לחבר את המצלמה שמאלה בחלון השמאלי ואת המצלמה ימינה בחלון הנכון.
   הערה: הפרטים עבור שימוש בתוכנה ניתן לגשת דרך התפריט ' עזרה '. לוח מונוכרומטי היא המתאימה ביותר עבור דוגמה זו עקב הצורך בשימוש אדום-כחול לציפוי רינדור 3D.
2. פתח את התוכנה ללכידת מסך על-ידי לחיצה כפולה על הסמל עבור התוכנית. להתאים את המסגרת לכידת על ידי לחיצה וגרירה המסגרת אז זה כולל שתי מצלמות כדי לאפשר של לכידת מסך של שתי מצלמות בו זמנית.
   הערה: מסך לכידת זרם הווידאו של שתי מצלמות בו זמנית חיוני משום שהוא מאפשר סנכרון מושלם של תצוגות שמאלה וימינה.
3. להקליט הוידאו בדרגות 3-h עיבוד קל בתוכנת עיבוד וידאו.
   הערה: זה בלתי אפשרי לדעת בדיוק מתי הצמח יהיה להקפיא, לכן חשוב להקליט זמן מה לפני האירוע ההקפאה. האפשרות להקליט בקטעים היא תכונה של תוכנה זו, לכן מומלץ כי זה מוגדר כדי להקליט במשך 3 שעות. התוכנה לשמור באופן אוטומטי את ההקלטה 3-h, ולאחר מכן להתחיל הקלטות חדשות. הקובץ עבור כל 3-h הקלטה אוטומטית יינתן רצף מספרי אחרי השם. כל קובץ וידאו יהיו בין 10 ל- 20 GB, אז ודא כי מספיק שטח זמין בדיסק קשיח עבור קבצים מרובים בסדר גודל כזה.
4. הפעלת התוכנית מקפיא על-ידי בחירת להפעיל התפריט בקר ולהתחיל לכידת מסך. לאחר מכן לחץ על לחצן Rec על החלון. ודא כי החלוקה לרמות מציג את האזור של המסך בשבי הופך לאדום.
5. להקליט את הצמח תות שדה קפוא ל- 8 ° C והחזק את הטמפרטורה של מקפיא לשעה.
6. להעלות את הטמפרטורה של המקפיא-2 ° C h עד במקפיא +2 מעלות צלזיוס. לעצור את ההקלטה.
   הערה: הכוללת הקפאת הזמן היא 14 h.
7. המר את הקבצים עניין מתבנית .mp4 .mov באמצעות תוכנת המרה של הקובץ.
   הערה: במקרה זה, קובץ h 3 יחיד המכיל אירועים ההקפאה 1 או יותר ייעשה שימוש.

3. עיבוד וידאו באמצעות סרטון הדמיה תוכנה

הערה: תוכנות ליצירת תמונות וידאו ייעשה שימוש בדוגמה זו. הדרכות כיצד להשתמש בתוכנה זמינים באינטרנט. דוגמה זו יניחו ידע בסיסי של התוכנה. ההנחה היא ההבנה של מונחים כגון "קומפוזיציה", "שכבה", ו "לעיבוד תור", כמו גם לוחות שונים, כיצד לטפל בהם.

1. לחץ פעמיים במקום כלשהו בתוך החלונית ' פרוייקט ' כדי לייבא את הקובץ. mov עניין תוכנת הדמיה, גרור את הקובץ אל הסמל ' קומפוזיציה ' בחלק התחתון של החלונית ' פרוייקט '. ואז לשמור את הפרוייקט לאותה תיקיה המכיל קטעי וידאו מקוריים.
   הערה: וידאו מוקלט יהיה גלוי בחלונית התצוגה המקדימה.
2. לחץ על סמל האזור של עניין לאורך החלק התחתון של חלון התצוגה המקדימה, באמצעות הסמן, מתאר רק את ההקלטה מן המצלמה השמאלית.
3. גרור על אותו סרטון .mov הסמל הרכב כדי ליצור הרכב השני של אותו סרטון. חזור על שלב 3.3, אבל הפעם, השתמש הסמן כדי לבחור רק המצלמה ימינה.
4. בחר את הרכב > חיתוך מבנה שכבות האזור של אינטרס עבור התצוגה השמאלי. חזור על הפעולה עבור התצוגה. לשנות את הרכב אחד כדי לציין שהוא ימין ועל שמאל.
5. לסמן את הרכב השמאלי על-ידי לחיצה על זה, בתפריט הראשי בחלק העליון, בחירת הרכב > הוספה לתור רינדור.
6. בתור רינדור, לחץ על מודול וודא כי הסרטון יוצג ככתב וידאו (למשל, וידאו QuickTime). לחצו על ' קביעות רינדור ' כדי להפחית את הרזולוציה כדי לאפשר של רינדור מהיר יותר. לחץ על הפלט, שם וידאו תות שמאל, ולשמור אותו באותה תיקיה שבה את ההקלטה המקורית ואת הפרוייקט. לחץ על שמורולאחר מכן לחץ על לחצן רינדור בצד הימני העליון של החלונית ' רינדור '.
7. חזור על צעד 3.6 ההרכב תות ימינה .
8. לחץ פעמיים על החלונית ' פרוייקט ' ויבא תות תות ימינה ושמאלה קטעי וידאו כי היו רק שניתנו.
9. להדגיש שני סרטוני הווידאו ולגרור אותם אל הסמל ' קומפוזיציה ' בחלק התחתון של החלונית ' פרוייקט '. במסך הנפתח מבקש עדיין משך, הזן 3 באפסים 5 עבור משך 3-h.
   הערה: שני סרטוני הווידאו, בדיוק מסונכרנת, תהיה בחלונית ' פרוייקט ', אך רק הווידאו העליון בפאנל הקומפוזיציה יהיה גלוי.
10. כדי להציג את התמונה השנייה, לחץ על גלגל העין קטן כדי לבטל את השכבה. הקש שליטה/W כדי לאפשר פקד המסתובבת של התמונות בחלונית התצוגה המקדימה באמצעות הסמן. באמצעות הסמן, לחיצה על השכבה העליונה, להתאים את ההיבט המסתובבת של החלק העליון או התחתון התצוגה כדי לוודא גם תמונות נמצאים באותו מישור הסיבוב. ואז להתאים את המטוס X ו- Y ישירות בתוך קוד המקור של משקפי 3D.
11. להאיר את השכבה העליונה של החלונית ' קומפוזיציה ', בחר אפקט > מבט > משקפי תלת-ממד מתוך התפריט בחלק העליון.
    הערה: הפרמטרים עבור 3D משקפיים אפקט יופיע בתוך לוח הבקרה.
12. בחלונית ' בקרה ', לחץ על התיבה בצד ימין של "מבט שמאלה" — אם לוח הבקרה אינו מופרד מהחלונית ' ' פרוייקט, לחץ על הכרטיסיה של לוח הבקרה בחלק העליון של החלונית ' פרוייקט '. רשימה של קטעי וידאו 2 בפאנל הקומפוזיציה בתפריט הנפתח, לסמן את הוידאו ברשימה עבור התצוגה"שמאל". חזור על שלב זה עבור "תצוגה נכון".
13. בתיבה בצד ימין של תצוגת תלת-ממד, בחרו LR כחול אדום.
14. בעזרת משקפיים אדום-כחול, בדוק את התצוגה בחלונית ' פרוייקט '. אם התצוגה 3D נראה שגוי, נסה ללחוץ על החלף משמאל לימין. להתאים למקום התכנסות יישור אנכי כדי לחסל כל זן לברורות ועין.
15. כאשר ההיבט תלת-ממד של הווידאו קבילה, לסמן את ההרכב על ידי לחיצה על אותו ובחר הרכב > הוסף לעיבוד תור כפי שנעשה בשלב 3.7. רינדור הוידאו לתוך באותה תיקיה שבה הקבצים האחרים בפרויקט.
    הערה: קובץ זה יהיה די גדול. ברגע שהקובץ כבר שניתנו, זה יכול להיות מחדש לאחר הרינדור גודל קובץ קטן יותר שימוש בתוכנת עיבוד וידאו.

תוצאות

באופן מפתיע, וידאו IR של צמח תות שדה קפוא (1 וידאו משלימה) ציינו כי לא כל עלים/פרחים קפא באותו זמן. העלים ופרחים קפא בנפרד בטמפרטורות שונות, אך העלים קפא מוקדם יותר מאשר את הפרחים, בטמפרטורה גבוהה. בנוסף, הקפאת החל העלים אך לא בהכרח במיקום זהה על כל עלה. ואילו תוצאות אלו לא שתוארו קודם לכן בתות, תוצאות דומות נמצאו מינים אחרים צמח⁶. ברגע העלים היו קפואים, הקרח התקדמה במורד הפטוטרת לבית המלוכה של הצמח. כאשר הטמפרטורה למקפיא הפך מעלות 1 או 2 קר, שהפרח...

דיון

שתי מצלמות IR הנחוץ עבור פרוטוקול זה, הם חייב להיות מכוון את הנושא מזוויות שונות במקצת¹. זה ידרוש את העדשות כדי להיות בין 5-8 ס מ אחד מהשני, אבל שניהם חייב להיות מכוון באותו המקום על הנושא כדי להצטלם. לחשוב על עדשות מצלמה 2 כסוג של הפונדקאית לעיניים של הצופה. המצלמה שמאלה הוא אנלוגי לאופרטור העין השמאלית, המצלמה ימינה אל העין הימנית. תוכנת עיבוד דפוס לצבוע את התמונה השמאלית צבע אדום ואת הדימוי הנכון לצבע כחול, כך על-ידי משקפיים אדום-כחול, העין השמאלית רואה רק את התמונה השמאלית, עין הימין רק את התמ...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
מצלמת אינפרא אדום T620 ותוכנה	FLIR	55903-5122	יש צורך בשתי מצלמות. התוכנה עובדת רק על מחשב מבוסס Windows
אפטר אפקטס	Adobe	15.0.1.73	תוכנת עריכת וידאו פוסט-פרודקשן
Bandicam	Bandisoft	4.1.2.1385	תוכנת לכידת מסך
מעבדה מספריים ג'ק	Eisco	CH0642A	פלטפורמת פלדה 13X15 ס"מ
רצועת הידוק	סקוטש	90441	כדי להחזיק את המצלמה על השקע.  צריך להיות באורך של לפחות 60 ס"מ על 2 ס"מ
רוחב ממיר מדיה	iSkysoft	10.0.6	תוכנה להמרת קבצי mp4 ל-.mov