Name: החלת הדמיית רפלקטיביות היפרספקטרלית כדי לחקור את לוחות הצבעים ואת הטכניקות של ציירים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-06-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 5 s
Description: חקור שימוש בהדמיית רפלקטיביות היפרספקטרלית לניתוח יצירות אמנות באמצעות אלגוריתמי Spectral Angle Mapper וטכניקות מניפולציה של ספקטרום. שיטה זו מאפשרת מיפוי מפורט של מרקמי מכחול ותפוצת פיגמנטים בציורים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה מומן על ידי Regione Lombardia במסגרת פרויקט MOBARTECH: una piattaforma mobile tecnologica, interattiva e partecipata per lo studio, la conservazione e la valorizzazione di beni storico-arti - Call Accordi per la Ricerca e l'Innovazione.
המחברים אסירי תודה לצוות במוזיאון דל נובסנטו על התמיכה במהלך המפגשים הניסיוניים במקום ולפיליצה דה וולפדו של אסוזיאזיונה על הגישה לסטודיו Museo.

<ol><li>Picollo, M., et al. Fiber Optics Reflectance Spectroscopy: a non-destructive technique for the analysis of works of art. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPicollo%2C+M+%22Optical+Sensors+and+Microsystems%22">Optical Sensors and Microsystems</a>. , Springer. 259-265 (2002).</li>
<li>Bacci, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-destructive+spectroscopic+investigations+on+paintings+using+optical+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Online+Proceedings+Library+Archive%22%5BJournal%5D)">Non-destructive spectroscopic investigations on paintings using optical fibers.</a> MRS Online Proceedings Library Archive. 267, (1992).</li>
<li>Liang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+multispectral+and+hyperspectral+imaging+for+archaeology+and+art+conservation%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+A%22%5BJournal%5D)">Advances in multispectral and hyperspectral imaging for archaeology and art conservation.</a> Applied Physics A. 106, 309-323 (2012).</li>
<li>Bullock, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reflectance+spectrophotometry+for+measurement+of+colour+change%5BTitle%5D)+AND+%22National+Gallery+Technical+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Reflectance spectrophotometry for measurement of colour change.</a> National Gallery Technical Bulletin. 2, 49-55 (1978).</li>
<li>Saunders, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colour+change+measurement+by+digital+image+processing%5BTitle%5D)+AND+%22National+Gallery+Technical+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Colour change measurement by digital image processing.</a> National Gallery Technical Bulletin. , 66-77 (1988).</li>
<li>Appolonia, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+use+of+FORS%2C+XRF+and+Raman+spectroscopy+in+the+study+of+mural+paintings+in+the+Aosta+Valley+%28Italy%29%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+and+Bioanalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Combined use of FORS, XRF and Raman spectroscopy in the study of mural paintings in the Aosta Valley (Italy).</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 395, 2005-2013 (2009).</li>
<li>Pouyet, E. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+insights+into+Pablo+Picasso%27s+La+Mis%C3%A9reuse+accroupie+using+X-ray+fluorescence+imaging+and+reflectance+spectroscopies+combined+with+micro-analyses+of+samples%5BTitle%5D)+AND+%22SN+Applied+Sciences%22%5BJournal%5D)">New insights into Pablo Picasso's La Miséreuse accroupie using X-ray fluorescence imaging and reflectance spectroscopies combined with micro-analyses of samples.</a> SN Applied Sciences. 2, 1-6 (2020).</li>
<li>Garofano, I., Perez-Rodriguez, J. L., Robador, M. D., Duran, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+innovative+combination+of+non-invasive+UV-Visible-FORS%2C+XRD+and+XRF+techniques+to+study+Roman+wall+paintings+from+Seville%2C+Spain%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cultural+Heritage%22%5BJournal%5D)">An innovative combination of non-invasive UV-Visible-FORS, XRD and XRF techniques to study Roman wall paintings from Seville, Spain.</a> Journal of Cultural Heritage. 22, 1028-1039 (2016).</li>
<li>Dupuis, G., Elias, M., Simonot, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pigment+identification+by+fiber-optics+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Pigment identification by fiber-optics diffuse reflectance spectroscopy.</a> Applied Spectroscopy. 56, 1329-1336 (2002).</li>
<li>Bacci, M., Picollo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-destructive+spectroscopic+detection+of+cobalt+%28II%29+in+paintings+and+glass%5BTitle%5D)+AND+%22Studies+in+Conservation%22%5BJournal%5D)">Non-destructive spectroscopic detection of cobalt (II) in paintings and glass.</a> Studies in Conservation. 41, 136-144 (1996).</li>
<li>Cosentino, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FORS+spectral+database+of+historical+pigments+in+different+binders%5BTitle%5D)+AND+%22E-Conservation+Journal%22%5BJournal%5D)">FORS spectral database of historical pigments in different binders.</a> E-Conservation Journal. , 54-65 (2014).</li>
<li>Leona, M., Winter, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber+optics+reflectance+spectroscopy%3A+a+unique+tool+for+the+investigation+of+Japanese+paintings%5BTitle%5D)+AND+%22Studies+in+Conservation%22%5BJournal%5D)">Fiber optics reflectance spectroscopy: a unique tool for the investigation of Japanese paintings.</a> Studies in Conservation. 46, 153-162 (2001).</li>
<li>Cheilakou, E., Troullinos, M., Koui, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+pigments+on+Byzantine+wall+paintings+from+Crete+%2814th+century+AD%29+using+non-invasive+Fiber+Optics+Diffuse+Reflectance+Spectroscopy+%28FORS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Archaeological+Science%22%5BJournal%5D)">Identification of pigments on Byzantine wall paintings from Crete (14th century AD) using non-invasive Fiber Optics Diffuse Reflectance Spectroscopy (FORS).</a> Journal of Archaeological Science. 41, 541-555 (2014).</li>
<li>Kubik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperspectral+imaging%3A+a+new+technique+for+the+non-invasive+study+of+artworks%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Techniques+in+the+Study+of+Art%2C+Archaeology+and+Cultural%22%5BJournal%5D)">Hyperspectral imaging: a new technique for the non-invasive study of artworks.</a> Physical Techniques in the Study of Art, Archaeology and Cultural. 2, 199-259 (2007).</li>
<li>Fischer, C., Kakoulli, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multispectral+and+hyperspectral+imaging+technologies+in+conservation%3A+current+research+and+potential+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Studies+in+Conservation%22%5BJournal%5D)">Multispectral and hyperspectral imaging technologies in conservation: current research and potential applications.</a> Studies in Conservation. 51, 3-16 (2006).</li>
<li>Daniel, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperspectral+imaging+applied+to+the+analysis+of+Goya+paintings+in+the+Museu+of+Zaragoza+%28Spain%29%5BTitle%5D)+AND+%22Microchemical+Journal%22%5BJournal%5D)">Hyperspectral imaging applied to the analysis of Goya paintings in the Museu of Zaragoza (Spain).</a> Microchemical Journal. 126, 113-120 (2016).</li>
<li>Baronti, S., Casini, A., Lotti, F., Porcinai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principal+component+analysis+of+visible+and+near-infrared+multispectral+images+of+works+of+art%5BTitle%5D)+AND+%22Chemometrics+and+Intelligent+Laboratory+Systems%22%5BJournal%5D)">Principal component analysis of visible and near-infrared multispectral images of works of art.</a> Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. 39, 103-114 (1997).</li>
<li>Mansfield, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near+infrared+spectroscopic+reflectance+imaging%3A+supervised+vs.+unsupervised+analysis+using+an+art+conservation+application%5BTitle%5D)+AND+%22Vibrational+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Near infrared spectroscopic reflectance imaging: supervised vs. unsupervised analysis using an art conservation application.</a> Vibrational Spectroscopy. 19, 33-45 (1999).</li>
<li>Clodius, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multispectral+and+Hyperspectral+Image+Processing%2C+Part+1%3A+Initial+Processing%5BTitle%5D)+AND+%22Encyclopedia+of+Optical+Engineering%3A+Las-Pho%22%5BJournal%5D)">Multispectral and Hyperspectral Image Processing, Part 1: Initial Processing.</a> Encyclopedia of Optical Engineering: Las-Pho. 2, 1390(2003).</li>
<li>Kruse, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+spectral+image+processing+system+%28SIPS%29-interactive+visualization+and+analysis+of+imaging+spectrometer+data%5BTitle%5D)+AND+%22AIP+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">The spectral image processing system (SIPS)-interactive visualization and analysis of imaging spectrometer data.</a> AIP Conference Proceedings. , (1993).</li>
<li>Yang, C., Everitt, J. H., Bradford, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Yield+estimation+from+hyperspectral+imagery+using+spectral+angle+mapper+%28SAM%29%5BTitle%5D)+AND+%22Transactions+of+the+ASABE%22%5BJournal%5D)">Yield estimation from hyperspectral imagery using spectral angle mapper (SAM).</a> Transactions of the ASABE. 51, 729-737 (2008).</li>
<li>Delaney, J. K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+X-ray+fluorescence+and+diffuse+visible-to-near-infrared+reflectance+scanner+for+standoff+elemental+and+molecular+spectroscopic+imaging+of+paints+and+works+on+paper%5BTitle%5D)+AND+%22Heritage+Science%22%5BJournal%5D)">Integrated X-ray fluorescence and diffuse visible-to-near-infrared reflectance scanner for standoff elemental and molecular spectroscopic imaging of paints and works on paper.</a> Heritage Science. 6, 1-12 (2018).</li>
<li>Richards, J. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRichards%2C+JA+%22Remote+sensing+digital+image+analysis%22">Remote sensing digital image analysis</a>. 3, Springer. (1999).</li>
<li>Mobaraki, N., Amigo, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HYPER-Tools.+A+graphical+user-friendly+interface+for+hyperspectral+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Chemometrics+and+Intelligent+Laboratory+Systems%22%5BJournal%5D)">HYPER-Tools. A graphical user-friendly interface for hyperspectral image analysis.</a> Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. 172, 174-187 (2018).</li>
<li>Zhu, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+a+hyperspectral+imaging+system+for+rapid+detection+of+microplastics+down+to+100+%C2%B5m%5BTitle%5D)+AND+%22MethodsX%22%5BJournal%5D)">Optimization of a hyperspectral imaging system for rapid detection of microplastics down to 100 µm.</a> MethodsX. 8, 101175(2021).</li>
<li>Behmann, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Specim+IQ%3A+evaluation+of+a+new%2C+miniaturized+handheld+hyperspectral+camera+and+its+application+for+plant+phenotyping+and+disease+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Specim IQ: evaluation of a new, miniaturized handheld hyperspectral camera and its application for plant phenotyping and disease detection.</a> Sensors. 18, 441(2018).</li>
<li>Mather, J. Spectral and XYZ Color Functions. MATLAB Central File Exchange. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/7021-spectral-and-xyz-color-functions">https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/7021-spectral-and-xyz-color-functions</a> (2021).</li>
<li>Chen, C. -Y., Klette, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image+stitching-Comparisons+and+new+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22International+Conference+on+Computer+Analysis+of+Images+and+Patterns%22%5BJournal%5D)">Image stitching-Comparisons and new techniques.</a> International Conference on Computer Analysis of Images and Patterns. , (1999).</li>
<li>Tuszynski, J. read_envihdr. MATLAB Central File Exchange. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/38500-read_envihdr">https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/38500-read_envihdr</a> (2021).</li>
<li>Jolliffe, I. T., Cadima, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principal+component+analysis%3A+a+review+and+recent+developments%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+A%3A+Mathematical%2C+Physical+and+Engineering+Sciences%22%5BJournal%5D)">Principal component analysis: a review and recent developments.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 374, 20150202(2016).</li>
<li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIH+Image+to+ImageJ%3A+25+years+of+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nature Methods. 9, 671-675 (2012).</li>
<li>Rinnan, Å, Van Den Berg, F., Engelsen, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+the+most+common+pre-processing+techniques+for+near-infrared+spectra%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Review of the most common pre-processing techniques for near-infrared spectra.</a> Trends in Analytical Chemistry. 28, 1201-1222 (2009).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

ערכות נתונים של הדמיית רפלקטיביות היפרספקטרליות הן מאגרי מידע גדולים; לכן, פיתוח פרוטוקולים חזקים, ואולי אוטומטיים לנתח את הנתונים הוא תפנית מפתח לנצל את הפוטנציאל שלהם15,17. האלגוריתם המוצע עונה על צורך זה בתחום המורשת התרבותית בתשומת לב מיוחדת לאפיון הפיגמנטים של הציורים. בהתבסס על SAM20,21, האלגוריתם תומך במשתמש במהלך כל תהליך הניתוח מהגדרת תנאי הניסוי ועד להערכת התפלגות הפיגמנטים. למרות שלאלגוריתם עדי...

ספקטרוסקופיית רפלקטיביות (RS) וספקטרוסקופיית רפלקטיביות סיבים אופטיים (FORS) מבוססות על גילוי האור המוחזרים על ידי משטחים שאוירו בעבר על ידי מקור אור, בדרך כלל מנורת טונגסטן-הלוגן. התפוקה של מערכת הרכישה נוצרת על ידי ספקטרום שבו רפלקטיביות מנוטרת כפונקציה של אורך הגל בטווח התלוי במאפייני ההתקנה הניסיונית המועסקת1,2,3. הוצגו במהלך ארבעת העשורים האחרונים4,5, RS ו FORS משמשים בדרך כלל בשילוב עם פלואורסצנטיות רנטגן וספקטרוקופיות אחרות כדי לתאר את החומרים והטכניקות המשמשות אמנים למימוש יצירות המופת שלהם6,7,8,9. המחקר של ספקטרום רפלקטיביות מבוצע בדרך כלל על ידי השוואת הנתונים מהמדגם עם קבוצה של ספקטרום ייחוס שנבחר על ידי המשתמש במסדי נתונים אישיים או ציבוריים. לאחר שזוהתה ספקטרום הייחוס העומד בתקופת המימוש של המדגם ועם דפוס הפעולה של האמן, המשתמש מזהה את התכונות העיקריות של ספקטרום ההשתקפות (כלומר, מעבר, ספיגה, ולהקות השתקפות1,2,10,11) ולאחר מכן, בעזרת טכניקות אחרות6,7,8 הם מבחינים בין הפיגמנטים ששימשו בציורים. לבסוף הם דנים בהבדלים הקלים הקיימים בין ההתייחסויות לבין הספקטרום הניסיוני7,9.
ברוב המקרים, ערכות הנתונים הניסיוניות מורכבות מכמה ספקטרום, שנאסף מאזורים שנבחרו על ידי מומחי אמנות והניחו שהוא משמעותי לאפיון הציור6,12,13. למרות הכישורים והניסיון של המשתמש, כמה ספקטרום לא יכול למצות באופן מלא את המאפיינים של כל המשטח הצבוע. יתר על כן, התוצאה של הניתוח תמיד תהיה תלויה מאוד במומחיות של המבצע. בתרחיש זה, הדמיית רפלקטיביות היפרספקטרלית (HRI3,14,15) יכולה להיות משאב שימושי. במקום כמה ספקטרום מבודד, ההתקנות הניסיוניות מחזירות את תכונות ההשתקפות של חלקים מורחבים או אפילו של החפץ כולו תחת חקירה16. שני היתרונות העיקריים ביחס לרכישת הספקטרום המבודד ניכרים. מצד אחד, הזמינות של ההתפלגות המרחבית של תכונות רפלקטיביות מאפשרת זיהוי של אזורים המסתירים תכונות מעניינות, למרות שהם אולי לא נראים מוזרים17. מצד שני, hypercubes להבטיח מספר ספקטרום גבוה מספיק כדי לאפשר את הניתוח הסטטיסטי של הנתונים. עובדות אלה תומכות בהבנת התפלגות הפיגמנטים בתוך המשטח המצויר18,19.
עם HRI, ההשוואה של הנתונים הניסיוניים עם הפניות יכול להיות קשה להתמודד עם 15. גלאי טיפוסי מחזיר היפרקובים של ספקטרום של לפחות 256 x 256. זה יחייב את המשתמש להעריך יותר מ 65,000 ספקטרום רפלקטיביות נגד כל התייחסות, משימה כמעט בלתי אפשרית להתבצע באופן ידני בזמן סביר. לכן, הבקשה לפרוטוקולים חזקים ואולי אוטומטיים לניהול וניתוח של ערכות נתונים של HRI היא יותר מ- 15,17 מוצדקת. השיטה המוצעת עונה על צורך זה על ידי טיפול בהליך האנליטי כולו במינימום מעורבות ובגמישות המרבית.
אלגוריתם הכולל קבוצה של קודים תוצרת בית (טבלת חומרים) קורא, מנהל ומארגן את הקבצים המוחזרים על-ידי ההתקנה הניסיונית. הוא מאפשר לחקור את הבחירה המשובחת של חלקי שדות הראייה (FOVs, שדה ראייה אחד הוא שטח הציור המנוטר על ידי היפרקוב יחיד) ולבצע את ניתוח הנתונים בהתבסס על שיטת ממפה זווית ספקטרלי (SAM) 20,21 ועל המניפולציה של הספקטרום המקורי. SAM מחזירה תמונות מזויפות בצבע אפור הנקראות מפות דמיון. הערכים של הפיקסלים של מפות אלה תואמים לזוויות הספקטרליות שהן הזוויות בין הספקטרום המאוחסן בהיפרקובים לבין מה שמכונה חברי קצה (EMs, קבוצה של ספקטרום התייחסות שאמור לתאר את התכונות של פני השטח המנוטרים על ידי hypercubes)22. במקרה של RS החל על ציורים, EMs הם ספקטרום רפלקטיביות של פיגמנטים שאמורים להתאים את לוח הצבעים של המאסטר. הם נבחרים על סמך המידע הזמין על האמן, תקופת מימוש הציור ומומחיות המשתמש. לכן, הפלט של SAM הוא קבוצה של מפות המתארות את ההפצות המרחביות של פיגמנטים אלה על משטח הציור וזה תומך המשתמש להסיק את החומרים המשמשים את האמן ואת הארגון שלהם בחפץ. האלגוריתם מציע את האפשרות להשתמש בכל מיני הפניות באופן עצמאי ממקורם. ההתייחסויות יכולות להיות ספקטרום ספציפי שנבחר בתוך hypercubes, לבוא ממסדי נתונים, להירכש על ידי מכשיר אחר על משטח אחר (כגון דגימות של פיגמנטים או לוח הצבעים של האמן, למשל), או לקבל באמצעות כל סוג של ספקטרוסקופיית רפלקטיביות, כולל FORS.
SAM הועדף בין שיטות הסיווג הזמינות מכיוון שהוא הוכח כיעיל לאפיון פיגמנטים (עיין בספר של Richard23 כדי לקבל סקירה של שיטות הסיווג הזמינות העיקריות). במקום זאת, הרעיון לפתח פרוטוקול תוצרת בית במקום לאמץ את אחד הכלים הרבים הזמינים בחופשיות ברשת 24,25 מסתמך על שיקול מעשי. למרות האפקטיביות והיסוד המדעי של ה- GUIs והתוכנה הקיימים, כלי אחד בקושי עונה על כל הצרכים של המשתמש. ייתכן שקיימת בעיית קלט/פלט (קלט/פלט) מאחר שכלי אינו מנהל את הקובץ המכיל את הנתונים הגולמיים. ייתכנו בעיה לגבי ניתוח הנתונים מכיוון שכלי אחר אינו מספק את הגישה הרצויה. ייתכן שקיימת מגבלה בטיפול בנתונים מכיוון שאין תמיכה בניתוח סימולטני של ערכות נתונים מרובות. בכל מקרה, כלי מושלם אינו קיים. יש להתאים כל שיטה לנתונים או להיפך. לכן, פיתוח פרוטוקול תוצרת בית היה מועדף.
הגישה המוצגת אינה מציעה קבוצה שלמה של שיטות אנליטיות (ראה, לשם השוואה, הכלי המוצע על ידי Mobaraki ו- Amigo24) ולא ממשק משתמש קל לניהול (ראה, לשם השוואה, את התוכנה המועסקת על ידי Zhu ו- עמיתים לעבודה25), אבל, בתמורה, הוא מתמקד בהיבט עדיין מוערך של ניתוח נתונים היפרספקטרלי: ההזדמנות לתפעל את הספקטרום שזוהה. כוחה של הגישה מומחש על ידי החלתה על הציור קווארטו סטאטו מאת ג'וזפה פיליצה דה וולפדו (איור 1), שמן איקוני על בד המוחזק במוזיאון דל נובסנטו במילאנו, איטליה. שים לב כי מאחר שהגישה דורשת הפעלת קודים תוצרת בית, היזם בחר באופן שרירותי את שמות הקודים ואת משתני הקלט והפלט המשמשים בתיאור הפרוטוקול. שמות המשתנים יכולים להשתנות על ידי המשתמש אך יש לספק אותם כדלקמן: משתני הקלט והיצוי חייבים להיכתב בהתאמה בתוך סוגריים מרובעים ובסופו של דבר מופרדים באמצעות פסיק ובתוך סוגריים מרובעים ובסופו של דבר מופרדים על ידי רווח לבן. להיפך לא ניתן לשנות את שמות הקודים.

<table><tbody><tr><td>ImageJ/Fiji</td><td>Specim (Oulo, Finlad)</td><td>N/A</td><td>מצלמה היפרספקטרלית רפלקטיבית ניידת המשמשת לרכישת ההיפר-קוביות</td></tr><tr><td>MATLAB 2019b</td><td>StellarNet Inc (טמפה, פלורידה, ארה"ב)</td><td>N/A</td><td>ספקטרומטר החזר נייד המשמש לרכישת ספקטרום החזר עצמאי</td></tr><tr><td>Specim IQ מצלמה היפרספקטרלית</td><td>המכונים הלאומיים לבריאות (בת'סדה, מרילנד, ארה"ב)</td><td>N/A</td><td>&nbsp; תוכנת עיבוד תמונה Java בקוד פתוח</td></tr><tr><td>ספקטרומטר מיניאטורי StellarNet BLUE-wave</td><td>&nbsp; MathWorks (נאטיק, מסצ'וסט, ארה"ב)</td><td>שפת</td><td>תוכנה וסביבת מחשוב מספרית</td></tr></tbody></table>

החלת הדמיית רפלקטיביות היפרספקטרלית כדי לחקור את לוחות הצבעים ואת הטכניקות של ציירים

Applying Hyperspectral Reflectance Imaging to Investigate the Palettes and the Techniques of Painters

ספקטרוסקופיית רפלקטיביות (RS) וספקטרוסקופיית רפלקטיביות מחזירי סיבים אופטיים (FORS) הן טכניקות מבוססות היטב לחקירת יצירות אמנות עם תשומת לב מיוחדת לציורים. רוב המוזיאונים המודרניים עומדים לרשות קבוצות המחקר שלהם ציוד נייד, שיחד עם אי פולשניות מהותית של RS ו- FORS, מאפשרת את האוסף במקום של ספקטרום רפלקטיביות מפני השטח של חפצים. ההשוואה, שבוצעה על ידי מומחים בפיגמנטים ובחומרי ציור, של הנתונים הניסיוניים עם מסדי נתונים של ספקטרום התייחסות מניעה את אפיון לוחות הצבעים ואת הטכניקות המשמשות את האמנים. עם זאת, גישה זו דורשת מיומנויות ספציפיות וזה זמן רב במיוחד אם מספר הספקטרום להיחקר הופך גדול כמו במקרה של Hyperspectral רפלקטורליות הדמיית רפלקטיבית (HRI) ערכות נתונים. ההגדרות הניסיוניות של HRI הן מצלמות רב-ממדיות המקשרות את המידע הספקטרלי, שניתן על ידי ספקטרום ההשתקפות, עם לוקליזציה מרחבית של הספקטרום על פני השטח המצוירים. ערכות הנתונים המתקבלות הן קוביות תלת-ממד (הנקראות היפרקובים או קוביות נתונים) שבהן שני הממדים הראשונים מאתרים את הספקטרום מעל הציור והשלישי הוא הספקטרום עצמו (כלומר, ההשתקפות של אותה נקודה של המשטח הצבוע לעומת אורך הגל בטווח האופרטיבי של הגלאי). היכולת של הגלאי לאסוף בו זמנית מספר רב של ספקטרום (בדרך כלל הרבה יותר מ -10,000 עבור כל hypercube) עושה את הנתונים HRI ערכות מאגרי מידע גדולים ומצדיק את הצורך בפיתוח של פרוטוקולים חזקים, ואולי, אוטומטיים כדי לנתח את הנתונים. לאחר תיאור ההליך המיועד לרכישת הנתונים, אנו מציגים שיטת ניתוח המנצלת באופן שיטתי את הפוטנציאל של hypercubes. בהתבסס על ממפה זווית ספקטרלי (SAM) ועל המניפולציה של הספקטרום שנאסף, האלגוריתם מטפל ומנתח אלפי ספקטרום ובו בזמן הוא תומך המשתמש לחשוף את התכונות של הדגימות הנחקרות. כוחה של הגישה מומחש על ידי החלתה על קווארטו סטאטו, יצירת המופת האייקונית של ג'וזפה פליצה דה וולפדו, שנערכה במוזיאון דל נובסנטו במילאנו (איטליה).

הפרוטוקול המוצע מציע סדרה של תכונות מעניינות לניהול וניתוח נתוני HRI. קלט/פלט (שלב 3.1) של הנתונים הגולמיים הוא תמיד הבעיה הראשונה שיש לפתור לפני החלת שיטת ניתוח כלשהי והיא יכולה להפוך לבעיה קריטית בעת התמודדות עם כמויות גדולות של נתונים. במקרה הנוכחי, המשימה היחידה לגבי הנתונים הגולמיים היא לאחסן את תוצאות הניסוי בתיקיה ייעודית ולבחור אותה על ידי גלישה בדיסק הקשיח בעת הפעלת קוד הקריאה (שלב 3.1.1). לאחר מכן, חיתוך וקודי הבנייה מחדש של RGB מאפשרים לנתח את עידון בחירת הנתונים (שלב 3.1.2) ובודקים שתנאי הניסוי הוגדרו כראוי ב...

היפרספקטרלי רפלקטיבי הדמיית hypercubes כוללים מידע יוצא דופן לתוך כמות גדולה של נתונים. לכן, הבקשה לפרוטוקולים אוטומטיים לניהול ולמידה של ערכות הנתונים מוצדקת באופן נרחב. השילוב של ממפה זווית ספקטרלי, מניפולציה בנתונים ושיטת ניתוח מתכווננת למשתמש מהווה סיבוב מפתח לחקר תוצאות הניסוי.

Reflectance Spectroscopy (RS) and Fiber Optics Reflectance Spectroscopy (FORS) are well-established techniques for the investigation of works of art with ...

פרוטוקול זה מציע הזדמנויות חדשות הכרוכות בניתוח ציורים של פרצופים. הוא תומך במשתמשים צעד אחר צעד לאורך כל תהליך ניתוח הנתונים. לפרוטוקול זה יש שני יתרונות עיקריים.המשתמשים יכולים להתאים את הניתוח בהתאם להעדפותיהם, ולראשונה, מניפולציה בספקטרום הוצגה כדי לנתח את הנתונים ההיפרספקטרליים. הדמיית רפלקטיביות היפרספקטרלית משמשת בהצלחה לחקר מחלות עור או אבחון גידול. גם אם פרוטוקול נולד בתחום המורשת הנגדית זה יכול להיות מיושם על ערכת נתונים בריאות קלינית גם כן.בתמיכת מומחי אמנות, בצע בדיקה ראשונית של המשטח המצויר כדי לזהות את התכונות העיקריות של הציור. שימו לב לטכניקות הציוריות המשמשות את האמן, את משיחות המברשת השונות של צבע על הבד, והעריכו באופן איכותי את המאפיינים של משיחות המברשת בתשומת לב מיוחדת לגודלן. צור דוגמאות אד הוק שבו משיחות המכחול מראות מאפיינים דומים לאלה שהוחלו על ידי האמן על ידי חיקוי הטכניקה הציורית המשמשת את האמן.רכשו את הנתונים ההיפרספקטרליים ובדקו אם הרזולוציה המרחבית של ההיפרקובים יכולה להבחין בין משיכות המכחול השונות בתמונות ה-RGB של המשטח הצבוע. הפעל PointSel, קוד בחירת נקודת המדידה המבודד כדי לבחור באופן ידני ספקטרום הפניה כלשהו על המשטחים של דגימות הבדיקה. הקלד את שורת הפקודה כולל נקודה-פסיק בחלון המסוף והקש Enter כדי להפעיל את הקוד.בחר את נקודות המדידה על-ידי לחיצה על החלון האינטראקטיבי המציג בזה אחר זה את תמונות ה- RGB הדו-ממדיות של שדות התצוגה. הפעל SAM_Standard, SAM הסטנדרטי ממפה קוד הערכה כדי לחלץ את מפות SAM באמצעות הספקטרום כולו. הקלד את שורת הפקודה, כולל נקודה-פסיק בחלון המסוף ולאחר מכן הקש Enter כדי להפעיל את הקוד.מפות SAM נשמרות כתמונות PNG בתיקיית העבודה הנוכחית. בדוק אם מפות הדמיון להשיג להציג את הפרטים של משיחות המברשת המשמשות למימוש דגימות הבדיקה. אם לא, הפעל מחדש את התהליך על-ידי התאמת המרחק בין משטח מדגם הבדיקה לבין ציוד הרכישה.על פי ההערכה שהתקבלה על ידי דגימות הבדיקה קבעו את המרחק בין פני השטח של הציור הנחקר לבין ציוד הרכישה. בצע IO של הנתונים היפרספקטרליים על ידי ארגון, קריאה וניהול hypercubes. הפעל את קוד HS FileLister כדי לאחסן את רשימת הקבצים המכילים את hypercubes ואת המידע הקשור לשני משתנים העומדים לרשות האלגוריתם.הפעל את קוד PNG HS_Crop כדי לבחור את החלק של כל FOV שישמש בניתוח הנתונים. לאחר מכן, הפעל את קוד PointSel ולחץ בתוך החלון האינטראקטיבי המוצג כדי לזהות את ספקטרום הייחוס כנקודות מדידה מבודדות על פני השטח של האזורים המנוטרים. הקלד את שורת הפקודה כולל נקודה-פסיק בחלון המסוף והקש Enter כדי להפעיל את ReticularSel, קוד הבחירה של הרשתית.פעולה זו בוחרת באופן אוטומטי את ספקטרום הייחוס כרטיקולום רגיל של נקודות מדידה המונחות על פני השטח של האזורים המנוטרים. שיטת בחירה זו הופכת את הניתוח לגוזל זמן רב מכיוון שמספר ההפניות גדול. הקלד את שורת הפקודה כולל נקודה-פסיק בחלון המסוף והקש Enter כדי להפעיל את SaveImPoint.פעולה זו שומרת מיקום בנקודת המדידה שנבחרה על גבי התמונות של שדות התצוגה. הפעל Spectra_Importer, קוד יבואן הפניות חיצוני כדי ליצור משתנה המכיל הפניות מערכות נתונים ומאגרי נתונים ללא תלות בהיפרקובים שנרכשו ב- quarto stato. שים לב כי הספקטרום יש גודל שונה ביחס לאלה שהושגו עם המצלמה hyperspectral.הפעל את קוד השלם של SAM כדי להעריך את מפות הדמיון. הזן את הקוד באפשרות קדם העיבוד הרצויה והזנת אפס או אחד בתיבת הדו-שיח. אפס כדי לדרוש את נורמליזציה ספקטרה בלבד או אחד לדרוש כי לאחר הנורמליזציה הספקטרום נגזרים פעם אחת.הזן רצף זה של מספרים התואמים לעמודות הרצויות של מטריצת ההפניות לתיבת הדו-שיח על-ידי הקלדת המספרים המופרדים באמצעות רווח לבן. הקש Enter כדי להמשיך. הגדר את פעולת השירות לאפס ללא מניפולציה בנתונים.אחד לדרוש בחירה ידנית של טווחי אורך הגל של הספקטרום יש לשקול לפני תחילת הניתוח או שניים לדרוש את האלגוריתם להזמין את הנתונים על סמך קריטריון מסוים ולפני ההערכה של מפות SAM. כדי לבחור את חברי הקצה לניתוח SAM, האלגוריתם מאחזר את ספקטרום ההפניות בין hypercubes על ידי בחירה ידנית של כמה נקודות מדידה מבודדות או דגימה אוטומטית של משטח הציור, ומספק מבחר מסוים של נקודות מדידה בתוך FOV אחד או יותר. האלגוריתם יכול גם להשוות את hypercubes עם ספקטרום חיצוני כמו אלה המתקבלים על ידי ספקטרומטר מיניאטורי FORS נייד.כאשר ההפניות המעובדות מראש מופיעות בחלון אינטראקטיבי, ניתן לבחור באופן ידני מרווח זמן אחד או יותר של אורך גל לניתוח. בבחירה אוטומטית, האלגוריתם מחשב שונות מרבית בתוך הספקטרום הרצוי של הפניות והזמנות בהתאם לקריטריון זה. אם השונות המרבית תואמת אורך הגל nth התוכן של רכיב nth של כל ספקטרום מעובד מראש יועבר למיקום הראשון של hypervector מסודר וכן הלאה.לאחר הטיפול האוטומטי, האלגוריתם מחיל סף צף על ערכי השונות ומעריך את מפות SAM בסף ההולך וגדל, מה שמביא לסך של שתי n ועוד אחת של מפות כאשר n הוא מספר ערכים להניח על ידי הסף. מפות הדמיון המתקבלות מספקות תובנות חדשות על פרטי האזור הממופה. הם יכולים לעזור להשוות את הדגימות ואת ההפניות.האפשרות להתאים אישית את הניתוח ולנצל כל ספקטרום כהפניה, מרחיבה את אופקי המשתמש אך בו זמנית מבקשת מהמשתמש הערכה זהירה של בחירותיו גישה זו מאפשרת שימוש במניפולציה בספקטרום ככלי ניתוח, ולכן ראייה ממוחשבת ומחקרים סטטיסטיים יכולים לעזור להעמיק את הידע על האפשרות של עניין זה.

applying-hyperspectral-reflectance-imaging-to-investigate-palettes

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

אנו מציגים שיטה בלתי הרסנית לדגימת וריאציה המרחבית בכיוון של אור מפוזר מחומרים מורכבים מבחינה מבנית. על ידי שמירה על את החומר בשלמותה, אנו משמרים התנהגות פיזור גולמית בקנה מידה, בעת לכידה מקביל תרומות כיוונית משובחת בקנה מידה עם הדמיה ברזולוציה גבוהה. תוצאות הם דמיינו בתוכנה בעמדות וקשקשת ביולוגית רלוונטיים.

מדידת מרחבית ופיזור אור directionally-משתנה מחומר ביולוגי

מיקרוסקופיה משופרת של שדה כהה והדמיה היפר-ספקטרלית עם מיפוי ספקטרלי מאפשרים סינון, לוקליזציה וזיהוי של חומרים בקנה מידה ננומטרי בדגימות היסטולוגיות עם מהירות ודיוק משופרים בהשוואה לשיטות מסורתיות. מטרת מאמר זה היא לספק שיטות להדמיית שדה כהה ומיפוי היפרספקטרלי של ננו-חלקיקי תחמוצת מתכת בדגימות היסטולוגיות.

זיהוי של Metal Oxide חלקיקים בדגימות היסטולוגית על ידי מיפוי darkfield מיקרוסקופית והיפרספקטרליות משופרים

מאמר זה מתאר שיטה חדשה להדמיית ולומד הסתגלות במערכת הראייה.

חזותי חזותית הסתגלות

ההערכה סימולטני של ההמודינמיקה מוחות תכונות פיזור האור של רקמת מוח in vivo עכברוש מודגמת באמצעות מערכת הדמית החזרת multispectral דיפוזי קונבנציונלית.

הערכה סימולטנית של המודינמיקה מוחית ופיזור תכונות אור של<em&gt; In vivo</em&gt; מוח עכברוש באמצעות הדמית החזרה המפוזרת Multispectral

פרוטוקול ניסיוני מוצג להערכת מערכות שורשי צמחים שגדלו באדמה עם RGB והדמיה היפר-ספקטרלית. שילוב של סדרות זמן של תמונות RGB עם מידע כימומטרי מסריקות היפרספקטרליות מייעל תובנות לגבי דינמיקת שורשי הצמח.

RGB והדמיה ספקטרלי שורש הצמח Phenotyping ומחקר פיזיולוגיים: הגדרת הניסוי והדמיה פרוטוקולים

פרוטוקול זה מתאר כיצד השימוש של קיטוב ' מאטום לשקוף ' ספקטרוסקופיה לשפר את התועלת הקלינית של המבחן. מילוי קפילרי. אנו מציעים ניתוח מפורט יותר של הקורס של מילוי קפילרי מתנדבים בריאים באמצעות ' מאטום לשקוף ' השתקפות ספקטרוסקופיה סרטונים ונקודות קצה informatic חדש.

ספקטרוסקופיה ' מאטום לשקוף ': מקבל את המבחן. מילוי קפילרי תחת האגודל של אחד

הדמיה ספקטרלית הפך פתרון אמין לזיהוי והפרדה של אותות מרובים של זריחה במדגם אחד והוא יכול בקלות להבחין אותות של עניין מרקע או פלואורסצנטית אוטומטי. עירור-סריקת הדמיה hyperקטרראלית משפרת בטכניקה זו על ידי הפחתת הזמן הדרוש לרכישת תמונה תוך הגברת היחס האות לרעש.

עירור-סריקת מיקרוסקופ היפרספקטקטרלי ביעילות אותות זריחה להפלות

מטרת הפרוטוקול היא להדריך את החוקרים בביצוע ניסויים שנועדו למדוד שינויים בתגובה רגשית מדווחת באופן אישי והשתנות קצב הלב לאחר יצירת האמנות בחומרים שונים. הפרוטוקול יכול בקלות להיות מותאם לשימוש במגוון של תנאים התנהגותיים ופעילויות.

בחינת שינויים ב-HRV וברגש בעקבות הכנת האמנות עם שלושה חומרים אמנותיים שונים

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לקבל הדמיה היפרספקטראלית נתונים ולנתח את תכונות anisotropy אופטי של קריסטלים בודדים מבוססי לנתניד באמצעות מערכת הדמיה Hyperקטרלית.

הדמיה היפרספקטראלית ככלי לחקר Anisotropy אופטי ב לנתניד מבוססי גבישים בודדים מולקולריים

תכננו פרוטוקול פנוטיפ מבוסס תמונה כדי לקבוע את התגובות המורפולוגיות והפיזיולוגיות לטיפולי חום, בצורת וכריתת מים בודדים ומשולבים. גישה זו אפשרה זיהוי של תגובות מוקדמות, מאוחרות והתאוששות ברמת צמח שלם, במיוחד חלקים מעל פני הקרקע, והדגישה את הצורך בשימוש בחיישני הדמיה מרובים.

פנוטיפ מבוסס תמונה בתפוקה גבוהה לקביעת תגובות מורפולוגיות ופיזיולוגיות ללחצים בודדים ומשולבים בתפוח אדמה

חקור שימוש בהדמיית רפלקטיביות היפרספקטרלית לניתוח יצירות אמנות באמצעות אלגוריתמי Spectral Angle Mapper וטכניקות מניפולציה של ספקטרום. שיטה זו מאפשרת מיפוי מפורט של מרקמי מכחול ותפוצת פיגמנטים בציורים.

החלת הדמיית רפלקטיביות היפרספקטרלית כדי לחקור את לוחות הצבעים ואת הטכניקות של ציירים

גלה סרטונים נוספים