Protokoll zur Herstellung von dreidimensionalen Infrarot-Video des Einfrierens in Pflanzen
Summary
Hier präsentieren wir ein Protokoll, um eine Erdbeere Pflanze Einfrieren in 3 Dimensionen Bild. Zwei Infrarot-Kameras, die in unterschiedlichen Winkeln positioniert werden verwendet, um eine rot-blaue Anaglyphen-Video um das Einfrieren der Anlage in 3 Dimensionen zu beobachten zu produzieren.
Abstract
Einfrieren in Pflanzen kann überwacht werden mit Infrarot (IR) Thermografie, denn wenn Wasser gefriert, es gibt Wärme ab. Allerdings machen Probleme mit Farbkontrast 2-Dimensionen (2D) Infrarot-Bilder etwas schwierig zu interpretieren. Anzeigen ein IR-Bild oder das Video von Pflanzen in 3 Dimensionen (3D) Einfrieren würde eine genauere Identifizierung von Websites für eisnukleation sowie das Fortschreiten des Einfrierens ermöglichen. In diesem Beitrag zeigen wir Ihnen einen relativ einfachen Mitteln, eine 3D Infrarot-Video von einer Erdbeere Pflanze Einfrieren zu produzieren. Erdbeere ist eine wirtschaftlich wichtige Pflanze, die unerwartete Frühjahr ausgesetzt ist Einfrieren Veranstaltungen in vielen Bereichen der Welt. Ein genaues Verständnis des Einfrierens in Erdbeeren bieten Züchter und Züchter mit wirtschaftlicher Möglichkeiten, um Schäden an Pflanzen zu vermeiden, bei eisigen Bedingungen.
Bei dieser Technik wird eine Positionierung der zwei IR-Kameras in unterschiedlichen Winkeln, die Erdbeeren Einfrieren zu Filmen. Die beiden video-Streams werden genau mit ein Screen-Capture-Software, die beide Kameras gleichzeitig Datensätze synchronisiert werden. Die Aufnahmen werden dann in der imaging-Software importiert und mit einer Anaglyphen-Technik verarbeitet. Rot-blaue Brille verwenden, wird das 3D Video bestimmen die genaue Website der eisnukleation auf Blattoberflächen erleichtert.
Introduction
Trotz Leben in einer Welt der drei Abmessungen, sind Forscher oft auf visuelle Beobachtungen in 2D Berichterstattung beschränkt. Obwohl 2D-Bilder in der Regel ausreichend, um wichtige Informationen zu vermitteln sind, schränkt dieser Mangel an Informationen über Tiefe unsere Fähigkeit zur Wahrnehmung und verstehen die Komplexität der Objekte der realen Welt. 1
Dieser Mangel an Informationen über die Tiefe zur Verfügung gestellt eines Anreiz, 3D-Videos hauptsächlich in der kommerziellen Filmindustrie seit den frühen 1900er Jahren1zu produzieren. Allerdings ist klar 3D-Informationen in Standbilder und Videos erzeugen durch die Komplexität in der Herstellung dieser Bilder behindert. Die einfachste Methode zur Erzeugung von 3D Film basiert auf Prinzipien, die in der stereoskopischen Fotografie verwendet. Stereoskopische Fotografie nutzt zwei Bilder desselben Objekts aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln, die ein 3D-Bild im Gehirn vermittelt. Um dies zu ermöglichen, muss jedes Auge nur das jeweilige Image (d. h., das linke Auge das linke Bild und das rechte Auge auf dem rechten Bild) ansehen. Da die Augen nicht natürlich tut, stereoskopische Kopfbedeckung soll diese möglich1machen. Mehrere stereoskopische haben anzeigen-Techniken, sowie Polarisation-interlaced, Zeit-Multiplexing und Kopf-Mount Display-Techniken, bei der Entwicklung von 3D Filmen, aber die Farbe-interlacing oder Anaglyph Methode mit rot und grün (oder Cyan) verwendet worden Brille ist eines der einfachsten und kostengünstigsten Verfahren. Für eine umfassende Überprüfung der 3D-Bildgebung und die verschiedenen Techniken beteiligt siehe den Beitrag von Geng1.
Monitoring, Einfrieren in Pflanzen mittels IR-Thermografie beruht auf dem Prinzip, dass wenn Wasser gefriert, es innere Energie2aufgeben muss. Diese Energie ist in Form von Wärme, die im IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums nachweisbar ist. Kameras in der Lage, die IR-Energie seit 19293im Einsatz. Die ersten veröffentlichte Bericht mit IR-Technologie zum Film Einfrieren in Pflanzen ist von Cecardi Et al. 2, aber die Auflösung der Kamera macht es schwierig, genau festzustellen, wo das Einfrieren initiiert wird, das Gewebe. Wisniewski Et al. 4 bestimmt genauere Standorte der eisnukleation in mehreren Pflanzenarten mit einer höheren Auflösung Kamera. Als IR-Thermographie verbessert die Technik Bilder mit höherer Auflösung zu Entdeckungen wie Barrieren zum Einfrieren5 und die genauen zellulären Lokalisation von Eis Bildung6geführt.
Eine Schwierigkeit bei Dreharbeiten Themen in IR verursacht durch kleine Unterschiede in der Temperatur. Dadurch werden die meisten Objekte in das Blickfeld zu einer ähnlichen Farbe, so dass es schwierig zu bestimmen, genau welche Objekte sind einfrieren. Dies kann wichtig sein, bei der Festlegung der Reihenfolge des Einfrierens in bestimmten Geweben, wie Blätter oder Wurzeln im Weizen6. Wenn die IR-Video von Pflanzen Einfrieren in 3D abgebildet werden könnte, könnte die Genauigkeit bestimmen, welcher Teil der Pflanze an einem bestimmten Punkt in der Zeit einfrieren ist verbessert werden.
Erdbeere ist eine Ernte in bestimmten Bereichen der Vereinigten Staaten, in denen Temperaturen von große Besorgnis für die Erzeuger sind. Unter einigen Bedingungen ist es üblich für Erdbeere Blumen erscheinen, dass 2 bis 3 Wochen vor dem Durchschnitt im vergangenen Frühjahr einzufrieren. Ein Freeze-Ereignis kann erst im Juni in einigen Bereichen der Appalachen7 und in der Regel Ergebnisse in den Tod der Blume auftreten. Frostschutz ist daher entscheidend für Erdbeeranbauer in Bereichen unterliegen diesen Veranstaltungen einfrieren. Erdbeeranbauer in North Carolina, beispielsweise müssen Frost schützen, im Durchschnitt zwischen 4 bis 6 Frost Ereignisse vor Blüte und 1-2 harte Fröste während der frühen Periode8blühen. Damit Erdbeere Genotypen zu entwickeln, die mehr Einfrieren tolerant sind, ist es wichtig zu verstehen, verschiedene Aspekte des Einfrierens, wie z. B. die Websites eisnukleation und Ausbreitung in andere Teile der Pflanze. IR-Thermografie bietet ein wirksames Mittel zur Behebung dieser Probleme.
Hier verwenden wir Erdbeere, um eine Technik zur Erfassung Einfrieren Veranstaltungen in 3D Anaglyph Methode zu veranschaulichen. Erdbeere eignet sich gut für dieses Beispiel, weil die Blätter und Blüten weit im 3D-Raum verbreitet sind und schwierig sein können zu unterscheiden, wenn in 2D Infrarot-Videos angesehen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Zwei IR-Kameras für dieses Protokoll notwendig sind, und sie müssen auf das Thema aus unterschiedlichen Winkeln1ausgerichtet. Dies erfordert die Linsen von 5-8 cm voneinander entfernt sein, aber beide an der gleichen Stelle zum Thema gefilmt werden ausgerichtet sein müssen. Denken Sie an die 2 Kameralinsen als eine Art Ersatz für das Auge des Betrachters. Die linke Kamera entspricht dem das linke Auge und die richtige Kamera für das rechte Auge. Die Post-processing-Software wird das linke Bil…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch die USDA hauseigene Finanzierung unterstützt.
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).
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