Protocolo para la producción de Video infrarroja tridimensional de congelación en las plantas
Summary
Aquí, presentamos un protocolo para una planta de fresa en 3 dimensiones de congelación de la imagen. Dos cámaras de infrarrojos colocadas en ángulos ligeramente distintos, se utilizan para producir un vídeo anaglifo rojo y azul para observar la congelación de la planta en 3 dimensiones.
Abstract
En plantas de congelación puede controlarse mediante termografía infrarroja de (IR), porque cuando el agua se congela, da calor. Sin embargo, problemas con contraste de color hacen 2 dimensiones (2D) infrarrojo imágenes algo difícil de interpretar. Visualización de una imagen IR o el video de las plantas de congelación en 3 dimensiones (3D) permitiría una identificación más precisa de los sitios de nucleación de hielo, así como la progresión de la congelación. En este trabajo, demostramos un medio relativamente simple para producir un video infrarrojo 3D de una planta de fresa de congelación. Fresa es un cultivo económicamente importante que se somete a primavera inesperada helada en muchas áreas del mundo. Una comprensión exacta de la congelación de fresa proporcionará a los criadores y cultivadores con maneras más económicas para evitar daños a las plantas durante condiciones de congelamiento.
La técnica implica un posicionamiento de dos cámaras de infrarrojos en ángulos ligeramente distintos a la congelación de fresa de la película. Las dos secuencias de vídeo se sincronizarán precisamente usando un software de captura de pantalla que registra ambas cámaras simultáneamente. Las grabaciones serán importadas en el software de imágenes y procesaron utilizando una técnica anaglifo. Usa gafas rojo y azul, el video 3D hará más fácil determinar el sitio exacto de nucleación de hielo en la superficie de las hojas.
Introduction
A pesar de vivir en un mundo de tres dimensiones, los investigadores a menudo se limitan a informar observaciones visuales en 2D. Aunque imágenes 2D son generalmente suficientes para transmitir información importante, esta falta de información sobre profundidad restringe nuestra capacidad de percibir y comprender la complejidad de los objetos del mundo real. 1
Esta deficiencia en la información sobre la profundidad proporciona un incentivo para producir videos en 3D principalmente en la industria del cine comercial desde el principios de los años 19001. Sin embargo, generar información clara 3D en congelamientos de imagen y video se ve dificultada por las complejidades involucradas en la producción de esas imágenes. El enfoque más simple para generar película 3D se basa en principios usados en la fotografía estereoscópica. Fotografía estereoscópica utiliza dos imágenes del mismo objeto desde ángulos ligeramente distintos, que transmite una imagen 3D en el cerebro. Para hacer esto posible, cada ojo debe mirar solamente su imagen correspondiente (es decir, el ojo izquierdo en la imagen de la izquierda y el ojo derecho en la imagen derecha). Puesto que los ojos no hará naturalmente esto, estereoscópica arnés fue diseñado para hacer este posible1. Varios estereoscópicos viendo técnicas de exhibición de montaje en cabeza y técnicas, así como entrelazado polarización, multiplexadas en el tiempo, se han utilizado durante el desarrollo de películas en 3D, pero el método color-entrelazamiento o anaglifo con rojo y verde (o cian) gafas es una de las técnicas más simples y menos costosas. Para una revisión comprensiva de la proyección de imagen 3D y las diferentes técnicas, consulte la revisión por Geng1.
Control de congelación en plantas mediante termografía IR se basa en el principio de que cuando el agua se congela, deben dar para arriba energía interna2. Esta energía es en forma de calor, que es perceptible en la región del IR del espectro electromagnético. Cámaras capaces de grabar la energía IR han estado en uso desde 19293. El primer informe publicado utilizando la tecnología de IR al cine en plantas de congelación es de Cecardi et al. 2, pero la resolución de la cámara dificulta determinar con precisión el tejido donde se inicia la congelación. Wisniewski et al. 4 determinar mayor precisión sitios de nucleación de hielo en varias especies de plantas con una mayor resolución de la cámara. Como la tecnología utilizada en termografía IR mejorada, más imágenes de resolución llevaron a descubrimientos como barreras a la congelación5 y la precisa Localización celular de hielo formación6.
Una dificultad en película temas en IR es causada por las pequeñas diferencias de temperaturas. Esto hará la mayoría de los objetos en el campo de visión para ser de un color similar, lo que es difícil determinar exactamente qué objetos son de congelación. Esto puede ser importante al determinar el orden de congelación de tejidos específicos, tales como hojas o raíces de trigo6. Si el video del IR de las plantas de congelación podría ser reflejado en 3D, podría mejorar la exactitud de la determinación de que parte de la planta es congelar en un punto determinado en el tiempo.
Fresa es un cultivo en determinadas zonas de los Estados Unidos en el que las bajas temperaturas son de gran preocupación para los cultivadores. Bajo algunas condiciones de cultivo, es común flores fresales parece congelar 2-3 semanas antes de la media la primavera pasada. Un evento de helada puede ocurrir tan tarde como junio en algunas zonas de la Montañas Apalaches7 y generalmente resulta en la muerte de la flor. Protección contra las heladas es, por tanto, crítico para congelación de fresales productores en áreas sometidas a estos eventos. Productores de fresa en Carolina del norte, por ejemplo, heladas-deben proteger, en promedio, entre 4-6 eventos de heladas antes de floración y se congela dura 1-2 durante el temprano período8de la floración. Para ayudar a desarrollar genotipos de fresa que son más tolerantes de congelación, es importante entender los diversos aspectos de la congelación, tales como los sitios de nucleación de hielo y propagación a otras partes de la planta. Termografía IR proporciona un medio eficaz para abordar estas cuestiones.
Aquí, utilizamos fresa para ilustrar una técnica para registrar eventos de congelamiento en 3D utilizando el método anaglifo. Fresa es ideal para este ejemplo porque las hojas y flores están ampliamente distribuidos en el espacio 3D y pueden ser difíciles de distinguir cuando se ve en 2D videos infrarrojos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dos cámaras de infrarrojos son necesarias para este protocolo, y deben estar orientadas hacia el tema desde ángulos ligeramente distintos,1. Esto requerirá lentes de 5-8 cm de separación, pero ambos deben estar orientadas hacia el mismo lugar en el sujeto a ser filmado. Piense en las lentes de 2 cámara como una especie de sustituto para los ojos del espectador. La cámara izquierda es análoga a la del ojo izquierdo y la cámara derecha en el ojo derecho. El software de post-procesamiento ti?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por fondos internos de la USDA.
Materials
| 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 |
References
- Geng, J. Three-dimensional display technologies. Advances in Optics and Photonics. 5, 456-535 (2013).
- Ceccardi, T. L., Heath, R. L., Ting, I. P. Low-temperature exotherm measurement using infrared thermography. HortScience. 30, 140-142 (1995).
- Wimmer, B. . History of thermal imaging, Security Sales and Integration. , (2011).
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- Kuprian, E., Tuong, T., Pfaller, K., Livingston, D. P., Neuner, G. Persistent supercooling of reproductive shoots is enabled by structural ice barriers being active despite an intact xylem connection. Public Library of Science ONE. 11, e0163160 (2016).
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