식물에 동결의 3 차원 적외선 비디오를 제작 하기 위한 프로토콜

요약

여기, 우리는 3 차원에서 냉동 딸기 식물 이미지를 프로토콜 제시. 약간 다른 각도에서 위치 하는 두 개의 적외선 카메라는 3 차원에서 식물의 관찰 하는 빨간색-파란색 anaglyph 비디오를 생산 하는 데 사용 됩니다.

초록

식물에 동결 모니터링할 수 있습니다 적외선 (IR) thermography를 사용 하 여 때 물 얼음 장, 그것은 열을 제공 하기 때문에. 그러나, 색상 대비 문제 만들 2 차원 (2D) 적외선 이미지 다소 해석 하기 어려운. IR 이미지 또는 비디오 3 차원 (3D)에 고정 하는 식물의 보기 얼음 nucleation에 대 한 사이트의 더 정확한 식별 뿐만 아니라 동결의 진행 하게된다. 이 종이, 냉동 딸기 식물의 3D 적외선 비디오를 생성 하기 비교적 간단한 방법을 보여 줍니다. 딸기는 예기치 않은 봄을 복종 되는 경제적으로 중요 한 작물은 세계의 많은 지역에서 이벤트를 동결입니다. 딸기에 어의 정확한 이해 사육 및 재배 조건 동결 동안 식물에 손해를 방지 하기 위해 더 경제적인 방법으로 제공 합니다.

기술은 냉동 딸기를 필름에 약간 다른 각도에서 두 개의 적외선 카메라의 위치를 포함 한다. 두 개의 비디오 스트림은 동시에 모두 카메라를 기록 하는 화면 캡처 소프트웨어를 사용 하 여 정확 하 게 동기화 됩니다. 녹음은 다음으로 가져올 수 이미징 소프트웨어 고 anaglyph 기술을 사용 하 여 처리. 빨강 파랑 안경을 사용 하 여, 3D 비디오 것입니다 쉽게 그것은 잎 표면에 얼음 nucleation의 정확한 위치를 확인 하려면.

서론

3 물리적 차원의 세계에 살고 있는에 불구 하 고 연구원 차원에서 시각적 관찰을 보고 제한 많습니다. 2D 이미지는 일반적으로 충분 한 중요 한 정보를 전달, 깊이 대 한 정보의이 부족 인식 하 고 실제 개체의 복잡성을 이해 하는 우리의 능력을 제한 합니다. ¹

깊이 대 한 정보에서이 결핍¹초기 1900 년대 상업 영화 산업에서 주로 3D 동영상을 생산 하는 인센티브 제공. 그러나, 분명 3D 정보를 생성 하는 스틸 이미지와 비디오에 그 이미지를 생산에 관련 된 복잡 한에 의해 방해 있다. 3D 영화를 생성 하는 간단한 방법은 입체 사진에 사용 하는 원칙을 기반으로 합니다. 입체 사진 3D 이미지는 두뇌에 약간 다른 각도에서 동일한 개체의 두 이미지를 사용 합니다. 이 가능 하 게를 각 눈의 각 이미지 (즉, 왼쪽된 이미지에서 왼쪽된 눈 및 오른쪽 이미지에서 오른쪽 눈)에 찾아야 합니다. 때문에 눈은 자연스럽 게 이렇게 하지, 입체 헤드 기어가 가능한¹수 있도록 설계 되었습니다. 여러 입체 3D 영화, 레드와 그린 (또는 녹청)를 사용 하 여 색상 인터레이스 또는 anaglyph 방법만 개발 하는 동안 사용도 편광 인터레이스, 시간 다중화 기술과 헤드 마운트 디스플레이, 보기 안경은 간단 하 고 가장 비싼 방법 중 하나입니다. 3D 영상과 관련 된 다양 한 기술의 종합적인 검토에 대 한 Geng¹리뷰를 참조.

원칙에 따라 적외선 thermography를 사용 하 여 식물에 동결 모니터링 때 물 얼음 장, 그것은 내부 에너지²를 포기 해야 합니다. 이 에너지는 열, 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에서 감지 되는 형태로 것입니다. 카메라 IR 에너지를 기록할 수 1929³부터 사용에서 되었습니다. Cecardi 그 외 여러분 에서 IR 필름 공장에서 냉동 기술을 사용 하 여 첫 번째 게시 된 보고서는 ², 하지만 사용 하는 카메라의 해상도 조직을 동결 시작 되는 위치를 정확 하 게 결정 하기 어려운 있습니다. Wisniewski 외. ⁴ 더 높은 해상도 카메라를 사용 하 여 여러 식물 종에서 얼음 nucleation의 더 정확한 사이트를 결정 합니다. 적외선 온도 기록 향상에 사용 된 기술로, 더 높은 해상도 이미지⁵ 와 얼음 형성⁶의 정확한 세포질 지역화 동결 장벽 같은 발견 이끌어 냈다.

IR에서 과목을 촬영 한 어려움은 온도 있는 작은 차이 의해 발생 합니다. 이 어려운 정확 하 게 어떤 객체는 /는 동결을 결정 하 고 비슷한 색상을 시야에서 대부분의 개체를 발생 합니다. 잎 또는 밀⁶뿌리와 같은 특정 조직에 동결의 순서를 결정할 때 중요 한 수 있습니다. 식물 동결의 IR 비디오 3d에서 이미지 수, 식물의 어느 부분에에서 특정 시점에서 동결 결정의 정확도 향상 시킬 수 있습니다.

딸기 재배 자에 대 한 상당한 관심사의 동결 온도 미국의 특정 분야에 작물 이다. 일부 성장 조건 하에서 2-3 주 지난 봄 평균 전에 동결 표시 딸기 꽃에 대 한 일반적입니다. 동결 이벤트는 꽃의 죽음에 애팔래치아 산맥⁷ 그리고 일반적으로 결과의 일부 지역에서 6 월 처럼 늦게 발생할 수 있습니다. 따라서, 서 리 보호는 중요 한 딸기 재배 자가에 따라 지역에 동결 이벤트. 예를 들어, 노스 캐롤라이나, 딸기 재배 서 리-를 보호 해야 합니다, 평균, 4-6 서 리 이벤트 전에 꽃과 1-2 초 동안 하드 동결 개화 기간⁸사이. 더 관용 냉동 딸기 genotypes을 개발 하기 위해, 그것은 얼어 얼음 nucleation 및 식물의 다른 부분으로 전파의 사이트 등의 다양 한 측면을 이해 하는 것이 중요. 적외선 온도 기록 이러한 문제를 해결 하는 효과적인 수단을 제공 합니다.

여기, 우리는 anaglyph 메서드를 사용 하 여 3D에 동결 이벤트를 기록 하기 위한 기법을 설명 하기 위해 딸기를 사용 합니다. 딸기는 나뭇잎과 꽃 3D 공간에 널리 배포 하 고 2D 적외선 비디오에서 볼 때 차별화 하는 데 어려울 수 있습니다 때문에이 예제에 대 한 적합 합니다.

프로토콜

1입니다. 준비

1. 장비, 재료, 및 냉동 플랜트의 비디오 기록 하는 소프트웨어를 수집 합니다.
   1. 프로그래밍 가능한 냉장고에 에, 전원 스위치를 설정 하 여 시작 하 고 0 ° c 온도 설정 프로그램-8 ° C에서 1 ° C/h에 도달 하는 냉장고.
2. 장소 한 6 주 오래 된 딸기 식물 2-5 꽃 1 L 용기에 냉동 실에 성장 했다.
3. 2 적외선 카메라 (예를 들어, FLIR T620 카메라) 설정 죔 띠와 나무의 작은 블록을 사용 하 여 렌즈의 올바른 수렴 각도 생산.
   참고: 최적의 거리 2 카메라의 렌즈의 중심 공간 눈¹ 또는 약 7 cm 사이의 거리와 동일 하 일반적으로 여겨진다.
4. 10 x 10 cm 실험실 잭과 잭 냉동 실에 초점을 이미지 허용 하도록 공장에 충분히 가까이 위치에 둘 다 카메라를 탑재 합니다. 카메라를 세로 및 가로로 조정 식물의 동일한 부분은 모두 카메라에서 볼 수 있도록. 잭 2 이미지 전체 공장 및 토양의 일부를 포함 하는 방식에 수직으로 둘 다 카메라를 사용 합니다.
5. 2 카메라를 USB 콘센트 USB 커넥터를 사용 하 여 컴퓨터에 연결 합니다.
6. 2 a/C 콘센트를 식물의 지속적인 모니터링을 허용 하도록 두 카메라에 꽂습니다.

2. 컴퓨터와 기록에 대 한 소프트웨어 설치

1. 2 윈도우 (1 창 각 카메라에 대 한) 소프트웨어의 IR 카메라 소프트웨어 2에 대 한 아이콘을 두 번 클릭 하 여 열고 x. 왼쪽된 창에서 왼쪽된 카메라와 오른쪽 창에서 바로 카메라를 연결할 도움말 메뉴의 지침을 따릅니다.
   참고: 소프트웨어를 사용 하 여 자세한 도움말 메뉴를 통해 액세스할 수 있습니다. 단색 팔레트 빨강-파랑 색조 3D 렌더링에 대 한 사용의 필요성 때문에이 예제에 대 한 가장 적합 하다.
2. 프로그램에 대 한 아이콘을 두 번 클릭 하 여 화면 캡처 소프트웨어를 엽니다. 캡처 프레임을 클릭 하 고 그래서 그것은 포함 하는 동시에 둘 다 카메라의 화면 캡처 수 있도록 카메라 프레임을 드래그 하 여 조정 합니다.
   참고: 동시에 두 카메라 로부터 비디오 스트림을 캡처 화면 왼쪽 및 오른쪽 플레이의 완벽 한 동기화를 허용 하기 때문에 결정적 이다.
3. 비디오 프로세싱 소프트웨어에 쉽게 처리에 대 한 3-h 단위로 비디오를 기록 합니다.
   참고: 그것은 불가능 알고 정확 하 게 식물 동결 것 이다, 그래서 몇 시간 전에 동결 이벤트 기록 하는 것이 중요 하다. 옵션을 세그먼트에 기록이 소프트웨어의 기능 이므로이 3 h에 대 한 기록으로 설정 하는 것이 좋습니다. 소프트웨어 자동으로 3 h 녹음을 저장 하 고 새 녹음을 시작. 각 3-h 녹음 파일 자동으로 받게 됩니다 숫자 시퀀스 이름 뒤. 각 비디오 파일 될 것입니다 10 ~ 20 기가바이트, 그래서 충분 한 공간 사용할 수 있도록이 크기의 여러 파일에 대 한 하드 드라이브에.
4. 컨트롤러 메뉴에서 실행 을 선택 하 여 냉동 프로그램을 시작 하 고 화면 캡처를 시작 합니다. 다음 창에서 Rec 버튼을 누릅니다. 확인 화면 캡처 중인 영역을 보여주는 개요 빨간색으로 바뀝니다.
5. -8 ° c 냉동 딸기 식물을 기록 하 고 1 시간에 대 한 냉동 고의 온도 개최.
6. 냉장고 + 2 ° c.에 될 때까지 2 ° C/h에서 냉장고의 온도 높이 녹음을 중지 합니다.
   참고: 동결 시간 총 14 h는.
7. .Mp4 형식에서.mov 파일 변환 소프트웨어를 사용 하 여 관심의 파일을 변환 합니다.
   참고:이 경우에, 1 이상의 동결 이벤트를 포함 하는 단일 3 h 파일 사용 됩니다.

3. 비디오 이미징 소프트웨어를 사용 하 여 비디오를 처리

참고: 비디오 이미징 소프트웨어는이 예제에서 사용 됩니다. 소프트웨어를 사용 하는 방법에 대 한 자습서를 온라인에서 사용할 수 있습니다. 이 예제에서는 소프트웨어의 기본적인 지식을 가정 합니다. "구성", "레이어", 및 "렌더링 대기열", 뿐만 아니라 다양 한 패널 및 그들을 조작 하는 방법 등의 용어에 대 한 이해로 간주 됩니다.

1. 이미징 소프트웨어에 관심의.mov 파일을 가져오고 파일 [프로젝트] 패널의 아래쪽에 있는 구성 아이콘을 드래그 하려면 [프로젝트] 패널 안에 아무 곳 이나 두 번 클릭. 다음 원래 동영상을 포함 하는 동일한 폴더에 프로젝트를 저장 합니다.
   참고: 기록 하는 비디오 미리 보기 창에 표시 됩니다.
2. 미리 보기 창 아래 관심 영역 아이콘을 클릭 하 고 커서를 사용 하 여 개요만 왼쪽된 카메라에서 녹화.
3. 구성 아이콘을 만들 동일한 비디오의 두 번째 구성 같은.mov 비디오를 끕니다. 반복 단계 3.3, 하지만이 시간, 바로 카메라를 선택 하려면 커서를 사용.
4. 구성 선택 > 왼쪽된 볼에 대 한 관심의 영역을 자르기 Comp . 오른쪽 보기 위해 이것을 반복 합니다. 왼쪽과 오른쪽을 나타내는 각 구성을 이름을 바꿉니다.
5. 왼쪽된 구성 구성 을 선택 하면 상단에 주 메뉴에, 그리고 그것에 클릭 하 여 강조 > 렌더링 대기열에 추가.
6. 렌더링 대기열에서 출력 모듈 에 클릭 하 고 비디오 (예를 들어, QuickTime 비디오) 비디오로 렌더링 될 것 이다 있는지 확인 합니다. 빠른 렌더링을 허용 하려면 해상도 줄이기 위해 렌더링 설정 을 클릭 합니다. 출력을, 이름 비디오 딸기 왼쪽에 클릭 하 고 원래 기록과 프로젝트와 같은 폴더에 저장. 저장을 클릭 한 다음 렌더링 패널의 오른쪽 상단에 버튼을 렌더링 을 클릭 합니다.
7. 딸기 오른쪽 구성에 대 한 3.6 단계를 반복 합니다.
8. [프로젝트] 패널을 두 번 클릭 하 고 그냥 렌더링 했다 딸기 왼쪽과 오른쪽 딸기 동영상을 가져옵니다.
9. 동영상을 둘 다 선택 하 고 [프로젝트] 패널의 아래쪽에 있는 구성 아이콘 들을 드래그 하십시오. 여전히 기간을 요구 하는 팝업 화면에서 3 h 동안 5 0 3을 입력 합니다.
   참고: 정확 하 게 동기화, 두 동영상 [프로젝트] 패널에 있을 것입니다 하지만 [컴포지션] 패널에서 맨 위에 있는 영상만 표시 됩니다.
10. 다른 이미지를 보려면 레이어를 해제 하는 작은 안구 에 클릭 합니다. 커서를 사용 하 여 미리 보기 패널에는 이미지의 회전 제어를 허용 하도록 제어/W 를 누릅니다. 커서를 사용 하 고 상위 레이어 클릭, 상단 또는 동일한 회전 평면에서 두 이미지는 되도록 하단 보기의 회전 부분을 조정 합니다. 다음에 X-및 Y-평면 3D 안경 서브루틴 내에서 직접 조정 합니다.
11. [컴포지션] 패널의 최상위 레이어를 강조 표시 하 고 효과 선택 > 시각 > 상단에 있는 메뉴에서 3 차원 안경 .
    참고: 3D에 대 한 매개 변수 안경 효과 나타납니다 컨트롤 패널 내부.
12. [컨트롤] 패널에서 "왼쪽된 보기"의 오른쪽에 있는 상자를 클릭-제어판 [프로젝트] 패널에서 분리 되지 않는다, [프로젝트] 패널의 상단에 컨트롤 패널 탭을 클릭 합니다. 드롭 다운 메뉴에서 [컴포지션] 패널에서 2 동영상 목록, "왼쪽된 보기"에 대 한 목록에 video. "오른쪽 보기"에 대 한이 단계를 반복 합니다.
13. 3D 보기의 오른쪽에 있는 상자에서 빨강 파랑 LR을 선택 합니다.
14. 빨강 파랑 안경을 사용 하 여, [프로젝트] 패널에서 보기를 검사 합니다. 3D 보기 정확 하 게 보인다, 스왑 왼쪽-오른쪽을 클릭 해 보십시오. 어떤 고스팅 및 눈 긴장을 제거 현장 융합 및 세로 맞춤 조정 합니다.
15. 비디오의 3D 측면 허용 하는 때, 그것을 클릭 하 여 구성 강조 표시 하 고 구성 선택 > 렌더링 대기열에 추가 단계 3.7에서에서 완료 했다. 프로젝트의 다른 파일 같은 폴더에 비디오를 렌더링 합니다.
    참고:이 파일을 보다 큰 있을 것입니다. 일단 파일 렌더링 된 비디오 프로세싱 소프트웨어를 사용 하 여 작은 파일 크기로 다시 렌더링 수 있습니다.

결과

놀랍게도, (보충 비디오 1) 냉동 딸기 식물의 IR 비디오 표시 모든 잎/꽃 같은 시간에 얼어. 나뭇잎과 꽃 개별적으로 서로 다른 온도에서 얼어 붙 었지만 잎 동결 이전 꽃 보다 그리고 더 높은 온도에. 또한, 동결 나뭇잎에 하지만 반드시 각 잎에 있는 동일한 위치에서 시작 했다. 이러한 결과 딸기에 이전 설명 하지, 하는 동안 비슷한 결과 다른 식물 종⁶에서 발견 되었습니다. 일단 잎, 냉동 얼음 식물의 왕관에 잎 자루 아래 진행. 때 냉장고 온도 1 또는 2도 추운, 꽃 동결 시작 하는 꽃 받침 및 꽃잎과 소켓 (그림 1)에 신속 하 게 확산 되었다. 소켓 대부분 다른 공장 부품, 물 동결의 큰 금액을 제안 보다 더 밝은 색상 (따뜻한)에 남아 있었다.

토론

두 개의 적외선 카메라는이 프로토콜에 대 한 필요 그리고 그들은 약간 다른 각도¹주제 겨냥 한다. 이 떨어져, 5-8 cm에서 렌즈 필요 하지만 둘 다 촬영 주제에 같은 장소에서 목적으로 해야 합니다. 시청자의 눈에 대 한 대리의 일종으로 2 카메라 렌즈의 생각. 왼쪽된 카메라는 왼쪽된 눈과 오른쪽 눈에 바로 카메라를 유사 합니다. 그래서 빨강 파랑 안경을 쓰고, 왼쪽된 눈만 볼 수 왼쪽된 이미지와 오른쪽 눈만 오른쪽 이미지 후 처리 소프트웨어 왼쪽된 이미지를 붉은 색과 파란색, 오른쪽 이미지 색조 것입니다. 즉, 고정 이벤트를 기록할 때 IR 카메라 소프트웨어의 회색조 색상표를 사용 하는 것이 중요. 두뇌 2 이미지 뷰어 3D¹관찰 됩니다 결합 됩니다.

이 프로토콜에 또 다른 중요 한 단계를 동시에 둘 다 카메라의 출력을 캡처 화면 캡처 소프트웨어의 사용 이다. 두 카메라의 출력을 동시에 포착...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
T620 적외선 카메라 및 소프트웨어	FLIR	55903-5122	2 카메라가 필요합니다. 소프트웨어는 Windows 기반 컴퓨터에서만 작동합니다.
After Effects	Adobe	15.0.1.73	후반 제작 비디오 편집 소프트웨어
Bandicam	Bandisoft	4.1.2.1385	화면 캡처 소프트웨어
실험실 가위 잭	Eisco	CH0642A	스틸 플랫폼 13X15 cm
고정 스트랩	벨크로	90441	카메라를 잭에 고정합니다. 최소 길이 60cm x 너비 2cm여야 합니다
미디어 컨버터	iSkysoft	10.0.6	mp4 파일을 .mov로 변환하는 소프트웨어입니다.