产品知识
products information

字号:   

用于昆虫分类学研究领域的显微成像新技术

作者:hzh来源:技术部 日期:2009年12月1日 15:06
用于昆虫分类学研究领域的显微成像新技术
 
 
摘要 对于昆虫分类学家而言,一张栩栩如生的昆虫图片可以使他们在描述物?#36136;?#36798;到事半功倍的效果。但是,传统的几种拍照方法都没能很好的解决这个问题。而光学共聚焦显微图像系统则可?#38498;?#22909;的解决这个难题。为此,我们从工作原理、系统构成?#26696;?#37096;分的功能等方面对它作了简单的介绍,以期成为专家学者们科研、工作的好助手
 
对于昆虫分类学家而言,在发表新的物种或研究成果的时候,单纯的文字描述往往显得比较抽象、?#35759;?#22914;果能在文?#20449;?#26377;真实、清晰的昆虫图片,就可以达到一目了然,事半功倍的效果。因此如?#20301;?#24471;满意的昆虫图片?#32479;?#20102;昆虫分类学家所关心的问题。但是在我们使用光学显微镜观察昆虫标本时,因昆虫大多都具有立体?#26657;?#34920;面是不平整的,并且起伏程度也往往都超出了显微镜的景深范围,这时获取到的昆虫图片就只能有一些局部是清晰的,另一些局部则是模糊的,无论怎样调焦都不能获得一张全清晰的图片。这个问题是大多数昆虫学家在拍摄昆虫的过程中是都会碰到的,那我们该如?#31283;?#35299;决呢?以往的解决方法主要有以下2种:
 
1 获得全清晰图的传统方法
 
1.1利用扫描电镜来获得图像
扫描电镜具有超高的图像分辨率(纳米水平)和大景深范围(比一般光学显微镜景深大100-500倍),可以解决景深的问题,但是扫描电镜所成的像是黑白的,没有颜色信息,并且其购置和使用维护成本高昂,通常需要专人操作和维护,而且操作也不方便,很多时候会破坏样品(对非导电样品有可能需要镀一层金属导电层)。因此在使用上受到了不少的限制。
1.2利用体视显微镜来获得图像
体视显微镜比普通显微镜的景深范围(约1~100微米)大一些,并且和扫描电镜相比较来说它的价格便宜,使用方便。但它的图像分辨率比?#31995;停?#29289;镜倍数一般小于4倍,且数值孔径低,比较适合百微米或更粗大的细节的观察),并且景深也非常有限,很多表面起伏较大(达到毫米级)的样品仍无法满足。
 
2 光学共聚焦显微图像系统
 
现在光学共聚焦显微图像系统的出现很好的克服了以上两种方法存在的缺陷。光学共聚焦显微图像系统是一种集成了光学和数字图像分析技术,特别?#35270;?#20110;采集非平面样品图像的显微成像新技术。它彻底解决了传统光学显微镜成像时高倍数与大景深不能共存的问题,使样品的不同高低部位都能清晰的成像。它不仅可以获得像电镜图像一样的巨大景深和精致的细节,还能得到电镜图像所没有的真实色彩。能够带给读者手绘图片所不能达到的视觉效果。
接下来作者将从工作原理、系统构成?#26696;?#37096;分的功能等方面来对光学共聚焦显微图像系统作一简单介绍:
2.1 工作原理
首先通过调节显微镜达到样品的不同聚?#20849;?#38754;(这里注意调?#20849;?#36317;要小于景深,若大于景深?#31361;?#26377;信息遗失,图),然后将所有这些层面的图像用数码成像设备拍摄并传输到计算机(这些层面图像中的每一幅都有不同于其他图像的清晰部位,它们分别记录了样品不同部位的形貌和颜色信息),最后经过专用图像处理软件的分析、融合,最终得到一幅全清晰的高品质图片。
2.2系统构成?#26696;?#37096;分的功能
光学共聚焦显微图像系统主要是由成像单元、电动调焦移动单元、图像采集单元和图像处理单元四部分构成的,接下来我们分别来了解一下这几个构成部件:
2.2.1 成像单元
成像单元主要指的是专用的光学显微镜,它是一套特别设计的显微镜系统,采用的是同轴光路的方式,?#27492;?#30340;聚焦移动方向与成像光路的光轴是同向的(普通的体视显微镜都是有夹角的),这保证了系统聚焦于不同层面时各幅图像之间不会产生相对偏移,而偏?#24179;?#23548;致最终融合图像的?#29616;?#22833;真;同时,它可配接多种镜头(0.7倍~40倍以及宏观近摄镜头),能满足多种分辨率成像的需求,通过转换不同的镜头,系统?#21830;?#20379;高达微米级的分辨率,或阔达数十毫米的大视场,若使用图像拼接功能更可进一步扩大视场;另外还配备多?#20013;问?#30340;外置可调光?#20174;?#20197;获得专业的各向均匀光或偏置光照明,满足各类样品的照明要求;还有独特的万向支架方式机架结构,保证了各种尺寸的样品在最佳位置以最佳姿态成像。
2.2.2 电动调焦移动单元
电控调焦移动单元指的是电机,它可完成精准的移动和定位动作,精度达到0.2微米,手动和程序控制均可。与数码成像设备(专业数码相机,数码摄像头)联动拍摄可轻易获得上百层或更多的序列层面图像,微小的移动步距使相邻图像层面的间隔能够保持在景深范围之内,从而使整个层面图像序列能够完整包含样品表面各处的形貌信息,为后期制作全清晰图片提供有力保障。见下图。
 2.2.3图像采集单元
图像采集单元指的是数码成像设备,包括专业的数码相机和数码摄像头等。
2.2.4图像处理单元
图像处理单元是以先进的清晰度评价算法为基础编制的,效果优异,融?#31995;?#22270;像清晰逼真富有立体?#26657;?#37325;要的是图像融合过程不做额外的处理和变换,保证了最终图像的真实性。同时,系统还提供常用的对比度、亮度等方面的图像工具,以及多种颜色?#22270;?#20309;形态测量工具,进一步提升了系统的应用价值。
 
3结论
总的来说,光学共聚焦显微图像系统与传统的扫描电镜方式在精细成像的角度方面具有很强的互补性。扫描电镜在高分辨率(百倍、千倍以上放大率)应用领域优势明显,特别适合于对物质的微观/超微观结构的观察分析;而光学共聚焦显微图像系统则是在?#26800;?#20998;辨率的光学放大倍率范围内,可以获得像电镜图像一样巨大的景深,丰富的细节,而且能得到电镜图像所没有的真实色彩。另外,在对样品的保护方面它有电镜所无可比拟的优势(对于非导电材质的样品,一般的电镜还要求在表面镀金属导电层,因而?#28304;?#31867;样品造成永久破坏),而且它对样品尺寸及外形的限制也比电镜少很多,具有更好的操作便捷性。尤其值得关注的是在采购成本和日常使用及维护成本上,光学共聚焦显微图像系统要?#23545;?#20302;于电镜系统,因而非常?#35270;?#20174;事昆虫分类、检验检疫、及科研教学的一线单位使用。光学共聚焦显微图像系统还以清晰直观的样品图片带给读者手绘图所不能达到的视觉效果,在不远的将来它必将成为是昆虫学家描述和研究物种的好帮手。


 

所属类别: 产品知识

该资讯的关键词为:

黑龙江时时彩开彩结果