מדידת מרחבית ופיזור אור directionally-משתנה מחומר ביולוגי

המטרה הכוללת של הליך זה היא למדוד ולהמחיש את השינוי בכיוון האור המפוזר מחומר מורכב מבחינה מבנית בקני מידה מבניים מרובים כדי לשלוט באור המתרחש וכיווני תצוגה. הנח חומר במרכז השער הכדורי כאשר המנורה שלו מותקנת על זרוע אחת והמצלמה שלו מותקנת על זרוע אחרת ברצף. צלם את החומר תוך הזזה שיטתית של המנורה דרך סדרה של מיקומים נפרדים על כדור, שבמרכזם החומר בתוכנה.

בחר אזור עניין בחומר וחלץ את הפיקסלים המרכיבים את האזור בכל תצלום. לאחר מכן מפה את ערכי הפיקסלים למיקומם המתאים על הכדור כדי להמחיש את כיוון האור המפוזר מהאזור שנבחר. לבסוף, השתמש בנתונים לתכנון מדידות נוספות מכיווני מצלמה מרובים וברזולוציה זוויתית מוגברת.

בסופו של דבר, שיטה זו עוזרת לחוקרים לזהות את הקשר בין מבנה אורגניזם לאיתות חזותי כיווני. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני גיאומטריית פיזור הדמיה קיימת הוא היכולת שלנו בתוכנה לדמיין שונות מרחבית בהחזר כיווני מחומרים מורכבים על פני מספר קני מידה רלוונטיים מבחינה ביולוגית. למרות שאנו מתמקדים באיתות כיווני של ציפורים ובמראה נוצות, שיטה זו תקפה למערכות אופטיות אחרות המציגות היררכיות מבניות בקנה מידה.

כצעד ראשון בניסוי, השג לוחית הרכבה דקה ממתכת פריס עם צמצם של כחצי אינץ', מוקפת בטבעת מטרות. הניחו את הנוצה ללימוד על גב הצלחת. מרכז את אזור העניין מעל הצמצם.

לאחר מכן, הניחו יריעת סרט מגנטי עם צמצם בגודל דומה על הצד האחורי של הנוצה כדי ללחוץ את הנוצה על הצלחת. יישר את פתחי הסרט והצלחת תוך הקפדה לא לגזור את הנוצה. זה אמור לגרום לכך שהנוצה תציג משטח מאקרו מישורי בערך במקביל למשטח הצלחת.

כדי להגדיר את הגאנטרי. התחל באיתור מרכז הצמצם העגול במקור מערכת הקואורדינטות של הגנטרי. הנח מקור אור על הזרוע החיצונית של הגשר.

כוון ומקד את האור על הנוצה. לאחר מכן, הנח מצלמה על הזרוע הפנימית של הגשר. כוונן את מרחק המצלמה ואת המיקוד של עדשת המאקרו עד שטבעת המטרות תמלא את רוחב החיישן.

בשלב זה, יש לכייל את זרועות השער ולהגדיר את המיקוד והחשיפה של המצלמה. התחל את המדידות על ידי מיקום הציר האופטי של המצלמה רגיל למישור פני השטח. מקם את האור בראשון בסדרה של מיקומים המגדירים את כיווני האור הפוגעים.

המיקומים צריכים להיות מפוזרים באופן אחיד על הכדור, במרכזם על הנוצה בחדר חשוך. עבור כל מצב תאורה, צלם תמונה גולמית עבור כל זמן חשיפה בתושבת החשיפה שנקבעה קודם לכן. לאחר מכן העבר את האור למקומו הבא וחזור על הפעולה.

לאחר איסוף הנתונים, התחל לעבד את התמונות עבור כל אירוע. כיוון אור. שלב את כל החשיפות בטווח דינמי נמוך לתמונה צבעונית אחת בטווח דינמי גבוה.

תמונות צבע בטווח דינמי גבוה משמשות ליצירת הנתונים להמחשה. כדי לעיין בנתוני התהליך, נעשה שימוש ביישום הדפדפן הפשוט המותאם אישית. הוא נפתח לחלון המכיל את תמונת הנוצה המוארת על ידי כיוון התאורה הראשון.

כעת בחר אזור בווריד הריכוך לניתוח. כאן, אזור מלבני נבחר מבין האפשרויות הקיימות. שרטט את פיזור האור הכיווני הממוצע מהאזור שנבחר, חלון התוויה המציג השתקפות כפונקציה של כיוון.

שלט משותף נפתח בסמוך לחלון התמונה, התאם את החשיפה של מפת הצבע. באמצעות התוכנה ניתן למחזר את מפת צבעי ההשתקפות על כדור היחידה בין בהירות RGB לכרומה. ה-GB שלנו משמש במה שלהלן.

כדי לסובב את הכדור, לחץ עליו. כדי להפעיל את ממשק כדור המסלול, גרור את הממשק כדי לגרום לסיבוב. כדי להציג את חצי הכדור של ההשתקפות, החזר את הכדור למיקום ברירת המחדל שלו.

סובב את הכדור ב- 180 מעלות ממיקום ברירת המחדל. כדי להציג את חצי הכדור של השידור לתצוגה נוספת של הנתונים, בחר את מצב העלילה הקוטבית כדי לראות את הרדיוסים של כל כיוון בכדור היחידה בקנה מידה לפי ערכי ההארה שלהם. שנו את מפת הצבעים של הכדור שקנה המידה של הזוהר השתנה מ-RGB ל-chroma.

כיוון התאורה של התמונה המוצגת מוקף בעיגול אדום בעלילת הפיזור הכיוונית. לחץ על כל כיוון תאורה אחר כדי להראות את הנוצה המוארת מכיוון זה. צמצם את חשיפת התמונה כדי לתקן חשיפת יתר.

כדי לחקור השתקפות בהיררכיה של קנה מידה, החזר את מצב התוויית לכדור היחידה והשתמש במפת הצבעים RGB. שנה את סוג הבחירה מאזור מלבני לאזור ליניארי. זה יאפשר מחקר של השתקפות ממבנים בודדים בקנה מידה עדין באזור המלבני.

שרטט את ההשתקפות של הממוצע הליניארי בחלון חדש תוך שמירה על הממוצע המלבני לעיון. כאן, פרדות המוט הדיסטליות של הנוצה המשתרעות על ידי האזור הליניארי נראות כמחזירות אור לאורך האופק. בחר אחד מכיווני התאורה בתרשים הליניארי כדי להציג את פרדות המוט הדיסטליות המשקפות מאוד בתמונה משמאל כדי לחקור את הפס הכהה הסמוך.

הזיזו את הבחירה הליניארית עד שתיכנס לאזור זה במבנה הריכוך. כאן נראה כי ענף ה-ES הפרוקסימלי מהרמי בתרשים הממוצע הליניארי, ה-ES הפרוקסימלי מחזיר אור אנכית. בחר אחד מהכיוונים כדי להציג את הניתוחים הפרוקסימליים בעלי ההשתקפות הגבוהה בתמונה משמאל.

שימו לב שהמבנים בקנה מידה עדין המחזירים אור אופקית ואנכית בעלילה הליניארית משתלבים כדי לייצר את אות השדה הרחוק הנראה בחלקה המלבנית. לאחר שסקרנו את השלבים הבסיסיים למדידה והדמיה של פיזור אור כיווני על פני היררכיה של קנה מידה, להלן תאר טכניקות כיול מצלמה מתקדמות כהכנה לביצוע ניסויים מכיווני מצלמה מרובים עם קליפ מותקן נוצה, יעד כיול בדוגמת בודק שטוח כנגד לוחית ההרכבה. הנח את המצלמה עם הגישה שלה בניצב לצלחת.

השתמש בכל תאורה המספיקה לחשיפה נכונה כדי ללכוד תמונה אחת. צלם תמונות של הצלחת לשימוש בארגז הכלים לכיול מצלמת בוגי בתוך matlab. תשע תמונות ממיקומי מצלמה בתוך חרוט של 120 מעלות שבמרכזו הציר הניצב של הלוחות הוכחו כמספיקות.

לאחר שזה נעשה, כייל את מיקום המצלמה, כולל המרחק שלה Z ליעד הכיול. לאחר מכן, הסר את יעד הכיול וחושף את טבעת המטרות המקיפה את הצמצם. השתמש במבזק המותקן במצלמה כדי לצלם שתי תמונות של המטרות, אחת מכיוון מאונך לצלחת והשנייה מזווית מרעה.

שתי התמונות ישמשו לכיול המרחק של המצלמה לטבעת המטרה ולנוצה על ידי פתרון הקיזוזים התרגומיים T 1 ו-T 2. כעת, לאחר שכיילנו את המצלמה, אנו יכולים למדוד את פיזור האור מכיווני מצלמה מרובים באמצעות דפוסי דגימה כיווניים חלופיים. כדי להתחיל, השתמש בדפדפן פשוט כדי לפתוח מערך נתונים המכיל כדור מדגם דליל של כיווני אור מקרי וכיוון מצלמה מאונך.

הצג את ההתפלגות הכיוונית של האור המוחזר מהריצה. בהתבסס על סקירה זו, מקד את מערך כיווני האור המתרחש כדי לשפר את הדגימה הכיוונית. עמדות אלה צריכות לדגום כיוונים ספקולריים בצפיפות וכיוונים לא חילוניים. בדלילות.

בחר שישה כיווני מצלמה נוספים המפוזרים באופן אחיד על פני חצי כדור. עבור כל כיוון, דגימו את חצי הכדור ההשתקפות בצפיפות עבור כיוונים ספקולריים ובדלילות עבור כיוונים שאינם ספקולריים עבור כל כיוון אור מקרי בכל חצי כדור. ראשית צלם את טבעת המטרה המקיפה את הנוצה עם הפלאש המותקן במצלמה.

שנית, צלם את הנוצה בכל חשיפה בתושבת החשיפה. לאחר מכן שלב את החשיפות בתמונת צבע בטווח דינמי גבוה. תקן בערך את התצלום המואר בפלאש באמצעות קואורדינטות גנטרי.

לאחר מכן מצא והשתמש במרכזי המטרה שלו כדי להקרין במדויק את תמונת ה-HDR של הנוצה כאילו היא צולמה מכיוון מאונך. לאחר העיבוד, השתמשו בדפדפן פשוט כדי לעיין באופן חזותי בהחזר הכיווני מאותו אזור של הריכוך. בכל אחת משבע ההמיספרות הלא אחידות שנדגמו, סדרו את עלילות ההחזר הכיווניות עבור כל אחד מכיווני המצלמה במערכת קואורדינטות קוטבית, המוצגות בתרשים קוטבי זה מדידות מיקום מצלמה מרובות שנעשו על נוצה של זרזיר סגול מבריק.

החצים האדומים מייצגים את כיווני המצלמה. מיקומי המצלמה על הכדור מוצגים בשיבוץ. בכל אחד מכיווני הצפייה נאסף אור מוחזר ממאות כיווני תאורה אירועיים.

נתוני הצבע של RGB חשפו כי הנוצה ססגונית ומשתנה מירוק כחול באירועים רגילים למג'נטה באירועי מרעה. ניתן להשתמש בטכניקה למחקרי רזולוציה זוויתית עדינה יותר כאשר כיווני תאורת תקריות וצפייה במצלמה מוגבלים לממד אחד. משורטטת בשיבוץ הכרומה של ההשתקפות כפונקציה של חצי הזווית בין כיווני האירוע והצפייה.

כאשר כיוונים אלה נמצאים במישור הניצב לציר האורך של הפס הדיסטלי, כאשר הצבע הססגוני מתקשת דרך מרחב הכרומטיות, הגוון עובר מכחול-ירוק לסגול. אורך הגל הדומיננטי של ההשתקפות כפונקציה של הזווית בין כיווני האירוע והצפייה מתואר כאן. הקו האדום מתאים כאשר שני הכיוונים נמצאים במישור עם ציר האורך של המוט הדיסטלי.

האזור המוצלל מיועד כאשר הכיוונים מאונכים לציר זה. צבע ההצללה הוא צבע ה-RGB של הגל השלילי של ההשתקפות. ערכי האורך מייצגים צבעים באזור שאינו ספקטרלי.

בנוסף לאורך הגל הדומיננטי, ישנם נתונים על אחוז הכרומה ואחוז הבהירות של ההחזר כפונקציה של הזווית בין זווית האירוע לזווית הצפייה. שוב, הקו האדום מתאים כאשר כיוון האור הפוגע וכיוון הצפייה נמצאים בפשטות עם ציר האורך של המוט הדיסטלי. האזור המוצלל מיועד כאשר הכיוונים מאונכים לציר זה.

לאחר שליטה במדידה טיפוסית, ניתן לרכוש ולעבד בטכניקה זו תוך פחות מ-14 שעות. טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחומי האורניתולוגיה והגרפיקה הממוחשבת לחקור את הקשר בין מורפולוגיה מורכבת של נוצות לבין ההשפעות הכיווניות של איתות חזותי של עופות.