نقدم هنا، بروتوكولا لصورة نبات فراولة التجمد في ثلاثة أبعاد. اثنين من كاميرات الأشعة تحت الحمراء المتمركزة في زوايا مختلفة قليلاً تستخدم لإنتاج فيديو النقش أحمر-أزرق لمراقبة تجميد المصنع في ثلاثة أبعاد.
تجميد في النباتات يمكن رصدها باستخدام الأشعة تحت الحمراء (IR) الحراري، لأنه عندما يتجمد الماء، وأنه يعطي قبالة الحرارة. ومع ذلك، مشاكل مع تباين الألوان تجعل 2-أبعاد صور الأشعة تحت الحمراء (2D) صعبة نوعا ما لتفسير. عرض صورة الأشعة تحت الحمراء أو شريط فيديو لمصانع التجميد في 3 الأبعاد (3D) سيسمح تحديد مواقع نويات الثلج أكثر دقة وكذلك التقدم لتجميد. في هذه الورقة، ونظهر وسيلة بسيطة نسبيا إنتاج فيديو 3D الأشعة تحت حمراء من نبات الفراولة التجميد. الفراولة هو تجميد محصولاً اقتصاديا هاما، يخضع للربيع غير متوقعة الأحداث في مناطق كثيرة من العالم. وسوف توفر فهم دقيق للتجميد في الفراولة مربي الماشية والمزارعين بطرق أكثر اقتصادا لمنع أي ضرر للنباتات من خلال تجميد الأوضاع.
الأسلوب الذي ينطوي الموضع لاثنين من كاميرات الأشعة تحت الحمراء في زوايا مختلفة قليلاً الفيلم الفراولة تجميد. سيتم مزامنة دفق الفيديو اثنين دقة استخدام برامج التقاط شاشة الذي يسجل كل من الكاميرات في نفس الوقت. التسجيلات ستكون ثم استيرادها إلى برامج التصوير ومعالجتها باستخدام أسلوب النقش. استخدام نظارات أحمر-أزرق، فيديو ثلاثي الأبعاد سيجعل من الأسهل لتحديد الموقع الدقيق من نويات الثلج على أسطح أوراق.
على الرغم من الذين يعيشون في عالم من ثلاثة أبعاد مادية، الباحثين غالباً ما تقتصر على الإبلاغ عن الملاحظات البصرية في 2D. على الرغم من أن صور ثنائية الأبعاد كافية عموما لنقل معلومات هامة، هذا النقص في المعلومات حول عمق يحد من قدرتنا على إدراك وفهم الطابع المعقد للكائنات في العالم الحقيقي. 1
هذا النقص في المعلومات حول العمق يوفر حافزا لإنتاج أشرطة فيديو 3D أساسا في صناعة الأفلام التجارية منذ أوائل القرن العشرين1. ومع ذلك، توليد معلومات ثلاثية الأبعاد واضحة في الصور والفيديو لا يزال يعوقها التعقيدات في إنتاج تلك الصور. أبسط أسلوب لتوليد 3D الفيلم يستند إلى المبادئ المستخدمة في التصوير مجسمة. ويستخدم التصوير مجسمة صورتين لنفس الكائن من زوايا مختلفة قليلاً أن ينقل صورة ثلاثية الأبعاد في الدماغ. لجعل هذا ممكناً، يجب أن ننظر كل عين فقط في صورتها كل منهما (أيوالعين اليسرى في الصورة اليسرى والعين اليمنى في الصورة الصحيحة). منذ العيون لن تفعل بطبيعة الحال ذلك، صمم القبعات مجسمة لجعل هذا ممكناً1. عدة مجسم عرض التقنيات، وكذلك متشابك الاستقطاب، وقت-متعدد، وتقنيات العرض جبل الرأس، واستخدمت أثناء تطوير الأفلام ثلاثية الأبعاد، إلا أن أسلوب التداخل اللون أو النقش باستخدام اللون الأحمر والأخضر (أو سماوي) النظارات واحدة من التقنيات الأبسط والأقل كلفة. لإجراء استعراض شامل لتصوير ثلاثي الأبعاد ومختلف التقنيات المعنية، انظر الاستعراض قنغ1.
رصد التجميد في النباتات باستخدام الأشعة تحت الحمراء الحراري وهو يستند إلى المبدأ أن عندما يتجمد الماء، فإنه يجب التخلي عن الطاقة الداخلية2. من هذه الطاقة في شكل حرارة، ولا يمكن اكتشافها في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي. في الاستخدام منذ عام 19293كاميرات قادرة على تسجيل طاقة الأشعة تحت الحمراء. التقرير المنشور الأول باستخدام تقنية الأشعة تحت الحمراء للسينما تجميد في النباتات من سيكاردي et al. 2، لكن دقة الكاميرا المستخدمة يجعل من الصعب تحديد دقة النسيج حيث يتم البدء بتجميد. Wisniewski et al. 4 تحديد المواقع أكثر دقة من نويات الثلج في العديد من الأنواع النباتية باستخدام كاميرا قرار أعلى. كالتكنولوجيا المستخدمة في الأشعة تحت الحمراء الحراري وتتحسن، أدت الصور دقة أعلى إلى اكتشافات مثل الحواجز إلى تجميد5 والتعريب الخلوية الدقيقة من الجليد تشكيل6.
إحدى الصعوبات في تصوير المواضيع في الأشعة تحت الحمراء بسبب الفروق الصغيرة في درجات الحرارة. هذا سوف يسبب معظم الكائنات في مجال الرؤية أن يكون لون مماثلة، مما يجعل من الصعب تحديد دقة أي كائن (كائنات) هو/هي تجميد. يمكن أن يكون هذا مهم عند تحديد أمر التجميد في أنسجة محددة، مثل أوراق أو جذور في القمح6. إذا كان يمكن تصوير الفيديو الأشعة تحت الحمراء من مصانع التجميد في 3D، ويمكن تحسين دقة تحديد أي جزء من النبات هو تجميد عند نقطة معينة في الوقت.
الفراولة من محاصيل في بعض المناطق في الولايات المتحدة انخفاض درجات الحرارة التي تثير قلقا كبيرا للمزارعين. تحت بعض الظروف المتزايدة، الشائع للزهور الفراولة تظهر تجميد 2-3 أسابيع قبل المتوسط في الربيع الماضي. يمكن أن يحدث حدث تجميد أواخر يونيو في بعض المناطق من جبال الأبلاش7 والنتائج عادة في وفاة الزهرة. ذا، حماية الصقيع الحرجة لتجميد زراع الفراولة في المناطق التي تتعرض لهذه الأحداث. زراع الفراولة في ولاية كارولينا الشمالية، على سبيل المثال، يجب أن فروست-تحمي، في المتوسط، بين 4-6 أحداث الصقيع قبل لوم لوم وتجمد الثابت 1-2 خلال أوائل الفترة8. للمساعدة في تطوير الأنماط الجينية الفراولة التي أكثر تجميد متسامح، من المهم فهم الجوانب المختلفة للتجميد، مثل مواقع نويات الثلج والانتشار في أجزاء أخرى من النبات. الحراري والأشعة تحت الحمراء يوفر وسيلة فعالة لمعالجة هذه القضايا.
هنا، نحن نستخدم الفراولة لتوضيح تقنية لتسجيل أحداث التجميد في 3D باستخدام الأسلوب النقش. الفراولة مناسبة تماما لهذا المثال لأن أوراق الشجر والزهور وتوزع على نطاق واسع في الفضاء ثلاثي الأبعاد، ويمكن أن يكون من الصعب التفريق عند عرضها في 2D أفلام الأشعة تحت الحمراء.
اثنين من كاميرات الأشعة تحت الحمراء ضرورية لهذا البروتوكول، ويجب أن يهدف هذا الموضوع من زوايا مختلفة قليلاً1. وهذا يتطلب العدسات من 5-8 سم عن بعضها البعض، ولكن على حد سواء يجب أن ترمي في نفس المكان في هذا الموضوع يتم تصويره. أعتقد من عدسات الكاميرا 2 كنوع من بديل لعيون المشاهد. ال…
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل التمويل داخل وزارة الزراعة.
T620 Infrared Camera and software | FLIR | 55903-5122 | 2 cameras are needed. Software works only on a Windows-based computer |
After Effects | Adobe | 15.0.1.73 | Post-Production Video Editing Software |
Bandicam | Bandisoft | 4.1.2.1385 | Screen Capture Software |
Laboratory Scissor Jack | Eisco | CH0642A | Steel Platform 13X15 cm |
Fastening Strap | Velcro | 90441 | To hold camera on jack. Should be at least 60cm long by 2cm wide |
Media Converter | iSkysoft | 10.0.6 | Software to convert mp4 files to .mov |