Протокол для создания трехмерных инфракрасной видео замораживания в растениях
Summary
Здесь мы представляем протокол к изображению клубники растений, замораживание в 3 измерениях. Два инфракрасных камер, дислоцированные в слегка различных углов используются для производства красно голубой анаглиф видео наблюдать за замораживание завода в 3 измерениях.
Abstract
Замораживание в растениях может контролироваться с помощью инфракрасной термографии (IR), потому что когда вода замерзает, она выделяет тепло. Однако проблемы с цветовой контраст делают 2-Размеры инфракрасных изображений (2D) довольно трудно интерпретировать. Просмотр ИК-изображение или видео растений, замораживание в трех измерениях (3D) позволит более точной идентификации участков нуклеации льда, а также прогрессирование замораживания. В этой статье мы демонстрируем относительно простых средств производить 3D инфракрасной видео завода клубники замораживания. Клубника является экономически важных культур, которая подвергается неожиданные весенние заморозить события во многих районах мира. Точное понимание замораживания в Клубника обеспечит селекционеров и фермеров с более экономичных способов предотвратить любые повреждения растений во время замораживания условий.
Этот метод предполагает, позиционирование два ИК камеры на немного разными углами, чтобы фильм клубника замораживания. Два видео потоки будут точно синхронизированы с помощью захвата экрана программное обеспечение, которое записывает обе камеры одновременно. Записи затем будут импортированы в программу обработки изображений и обработаны с помощью метода анаглиф. С помощью красно синие очки, 3D видео будет сделать его легче определить точное сайт нуклеации льда на поверхности листьев.
Introduction
Несмотря на живущих в мире три физических размеров, исследователи часто ограничиваются отчетности визуальных наблюдений в 2D. Хотя 2D изображения, как правило, достаточно передать важную информацию, это отсутствие информации о глубине ограничивает нашу способность воспринимать и понимать сложность реальных объектов. 1
Этот недостаток в информации о глубине стимулом для создания 3D видео, главным образом в индустрии коммерческого кино с начала 1900-х1. Однако сложностей в производстве этих изображений препятствует генерации ясно 3D информации в неподвижных изображений и видео. Простейший подход к генерации 3D фильм основан на принципах, используемых в стереоскопические фотографии. Стереоскопические фотографии использует два изображения того же объекта со слегка различными углами, который передает изображение 3D в головном мозге. Чтобы сделать это возможным, каждого глаза должны смотреть только на своих соответствующих изображения (т.е., левый глаз на изображение слева и правого глаза на правом изображении). Поскольку глаза не будет естественно сделать это, стереоскопический головной убор был призван сделать это возможно1. Несколько стереоскопического просмотра методы, а также как переплетенный поляризации, время мультиплексированных и голова гора отображения методов, были использованы в ходе разработки 3D-фильмов, но метод переплетении цветов или анаглиф красный и зеленый (или голубой) очки — один из простых и наименее дорогостоящих методов. Для проведения всеобъемлющего обзора 3D визуализации и различных методах, используемых посмотрите обзор Geng1.
Мониторинг, замораживание в растений с использованием ИК термография основывается на принципе что когда вода замерзает, она должна отказаться от внутренней энергии2. Эта энергия в форме тепла, который обнаружен в ИК области электромагнитного спектра. Возможность записи энергии ИК камеры были в эксплуатации с 19293. Первый опубликованный отчет, с помощью ИК-технологии для фильма, замораживание в растениях — от Cecardi и др. 2, но разрешение камеры используется делает его трудно точно определить, где инициируется замораживание ткани. Вишневский и др. 4 определить более точные участков нуклеации льда в нескольких видов растений, используя камеру выше резолюции. Как технология, используемая в ИК термография улучшилась изображения более высокого разрешения привели к открытий таких барьеров для замораживания5 и точные клеточной локализации льда формирования6.
Одна из трудностей в съемок предметов в ИК вызвана небольшие различия в температуре. Это приведет к большинства объектов в поле зрения быть аналогичного цвета, что делает его трудно определить точно какие объекты является/ются замораживания. Это может быть важно при определении порядка замораживания в определенных тканях, таких как листья или корни в пшеницы6. Если ИК-видео растений замораживания может отражаться в 3D, точность определения, какая часть завода замораживания в определенный момент времени может быть улучшено.
Клубника является урожай в некоторых районах Соединенных Штатов, в котором заморозки представляют значительный интерес для производителей. При некоторых условиях выращивания он является общим для клубники цветы появляются 2-3 недели до среднего прошлой весной заморозить. Замораживание событие может произойти как в конце июня в некоторых районах Аппалачских гор7 и, как правило, результаты в смерти цветка. Защита от замерзания важно, таким образом, для производителей клубники в районах, подверженных эти заморозить события. Клубника производителей в Северной Каролине, например, защищайте Фрост, в среднем, между 4-6 Фрост события до цветения и 1-2 жесткий замерзает в начале цветения периода8. Чтобы помочь развивать клубники генотипов, которые являются более замораживания терпимая(ый), важно понять различные аспекты замораживания, таких как сайты льда зарождения и распространения в другие части растения. ИК термография является эффективным средством для решения этих вопросов.
Здесь мы используем клубника проиллюстрировать метод для записи событий замораживания в 3D, с помощью метода анаглиф. Клубника хорошо подходит для этого примера, потому что листья и цветы широко распространены в трехмерном пространстве и может быть трудно дифференцировать при просмотре в 2D инфракрасной видео.
Protocol
Representative Results
Discussion
Две камеры IR необходимы для этого протокола, и они должны быть направлены на предмет со слегка различными углами1. Это потребует линзы от 5-8 см друг от друга, но оба должны быть направлены на то же место на тему, чтобы быть снятым. 2 объективы считать своего рода суррогат для гл…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана USDA внутреннего финансирования.
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 |
Riferimenti
- 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).
- Wisniewski, M., Lindow, S. E., Ashworth, E. Observations of ice nucleation and propagation in plants using infrared video thermography. Plant Physiology. 113, 327-334 (1997).
- 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).
- Livingston, D. P., Tuong, T. D., Murphy, J. P., Gusta, L., Wisniewski, M. E. High-definition infrared thermography of ice nucleation and propagation in wheat under natural frost conditions and controlled freezing. Planta. 247, 791-806 (2017).
- Boyles, R. P., Raman, S. Analysis of climate patterns and trends in North Carolina (1949-1998). Environment International. 29 (2-3), 263-275 (2003).
- Poling, E. B., Poling, E. B. Managing Cold Events. A Growers’ Guide to Production, Economics and Marketing. , 75-97 (2015).
- Hacker, J., Neuner, G. Ice porpagaion in plants visualized at the tissue level by infrared differential thermal analysis (IDTA). Tree Physiology. 27, 1661-1670 (2007).
- He, J. Q., Harrison, R. J., Li, B. A novel 3D imaging system for strawberry phenotyping. Plant Methods. 13, 93-101 (2017).
