生物医学成像:选择机器视觉摄像机规范的指南以及如何计算它们

生物医学成像:选择机器视觉摄像机规范的指南以及如何计算它们

图片来源:FLIR系统

通常,研究和诊断生物医学应用需要具有特殊空间分辨率,精确的颜色复制,在低光条件下增强灵敏度的成像器以及在许多情况下,所有三个因素的组合以优化数据可靠性。

拥有必要的细胞学/细胞遗传学摄像头,落荧光相机,组织学相机,显微镜相机等是为了进行研究目的而在临床应用或可靠数据中提供适当诊断的关键。那么,您如何确定哪种机器视觉摄像机非常适合您的生物科学应用?欧洲杯线上买球

在随后的部分中,概述了为生物医学和生命科学应用选择机器视觉摄像机时要考虑的几个方面。欧洲杯线上买球

要考虑应用程序的特定因素

分辨率和颜色准确性

适当的分辨率取决于样品中感兴趣的结构相对于相机的像素大小,即可以通过2MP摄像机,25MP摄像头或两者之间的某个地方来完成显微镜应用中的高分辨率。

它取决于相对于摄像机上像素的大小的光学器件在样品中的放大结构。为了选择达到所需分辨率的最佳相机选项,必须确定要解决的样品中最小结构的大小。

然后,将其乘以光学系统中的镜头大型。当投影到摄像机传感器上时,这将产生这些结构的大小。

如果结构的最小尺寸为2.33(Nyquist)摄像机传感器上像素的大小,则应该可以使用相机解决该结构。例如,如果这些投影结构的大小为〜8UM,则具有3.45UM像素的摄像头可以理论上解决此类结构。

测量分辨率(例如,线对)时,还有其他方法,但这是一个直接的计算,可以确定要测试哪种合适的相机选项。

包括组织学,细胞学和细胞遗传学在内的成像应用在各种白光范围内运行(介于〜400 nm至700 nm之间)或在此范围内使用所选波长(例如,565 nm)。

如果这些样品中的样品是命令的(或固定),则可以暴露于明亮的光线水平,而不会杀死样品或污渍褪色的风险。在这些条件下,相机的主要要求是高分辨率和颜色繁殖。换句话说,低光灵敏度不是关键因素。

要发现高分辨率模型,请使用Flir Machine Vision相机选择器分类和过滤MeGapixels。

灵敏度,量子效率和动态范围

需要进行现场标本成像的应用程序面临防止样品过度暴露的挑战。光线过多会杀死样品或漂白荧光分子。这些应用通常使用一种称为落荧光的方法。

落荧光技术可用于固定和活标本。获取某些标本可能很昂贵,而另一些标本则很少会发现,而创建样品的过程在材料和人工中可能是昂贵的。欧洲杯足球竞彩

因此,保护​​样品质量的系统可以帮助限制这些成像应用的重复成本。

为了激发样品的激发,落荧光利用了过滤的高能量波长,以发出低能波长。低能波长被过滤回相机。

在这些条件下,主要问题是敏感性,因为这可以在样品上使用较小的,破坏性的光线。具有较高灵敏度的相机即使光发射为低能,也可以产生高质量的图像。

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为了确定在低光条件下表现良好的特殊灵敏度的模型,应重点介绍三个规格:绝对灵敏度,量子效率和动态范围。

绝对灵敏度是获取与传感器记录的噪声相等的信号所需的光子数量;数量越低,越好。

量子效率是在特定波长处转化为电子的光子的百分比;高数字更好。

动态范围是信号与噪声之比,包括颞噪声(没有信号时传感器中的噪声)。在这里,它越高,越好。要直接比较,请使用Flir模型选择器过滤并确定最高值。

通常,单色模型在低光中表现出增强的性能,而颜色当量相同。

要查看模型的成像性能细节,请查看Flir网站上该模型的综合EMVA成像性能文档;这些可以通过每个相机家族的“相机资源”链接访问:ORYX资源,,,,Blackfly S USB资源,,,,Blackfly S Gige资源,,,,萤火虫资源

有关EMVA成像性能标准以及如何交叉评估模型的更多信息,请参见如何评估相机灵敏度

因素组合

对于利用白光和落叶的应用程序,请考虑配备索尼新转换增益功能的相机模型,该模型具有优化传感器以提高灵敏度或高饱和功能的能力。

由于读取噪声的最小化,高转化率增益对于低光环境是最佳的,这使得绝对敏感性阈值低,非常适合识别短期暴露的弱信号。

低转化率增益对于明亮的光条件是最好的,因为饱和能力最大化,从而产生增强的动态范围。最大动态范围将被12位ADC抑制。

有关对话增益的模型列表,请参阅机器视觉传感器评论。有关针对您特定应用的适当摄像机的选择协助,保持联系与Flir Machine Vision专家。

选择合适的摄像头

选择相机时,一个好的起点是选择较新的CMOS传感器。较新的传感器倾向于提供改进的性能(价格较低)。

如果所讨论的应用程序需要在几年内购买几台摄像机(即,诊断仪器的持续制造),那么至关重要的是,不在生命周期结束时的相机已纳入过程中 - 否则,相对于过早设计替换摄像头,将产生额外费用。

Flir生产了200多种机器视觉摄像机,这些摄像头通常适合三个使用最先进的CMOS传感器的相机系列:Blackfly S,Oryx和Firefly。

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Blackfly S相机家族提供了最广泛的传感器,形式因素和接口。对于USB3和GIGE变体中的每个型号,这些摄像机的多功能性都是出色的,并且易于引入设计阶段。

板级Blackfly S版本是Flir的全套外壳范围的小型版本,非常适合嵌入式应用程序或具有空间限制的应用程序。功能的多样性,出色的性能比和分辨率高达24MP,使它们成为生物医学和生活科学应用程序中的流行选择。欧洲杯线上买球

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ORYX相机家族提供高分辨率传感器与快速10GIGE界面配对,从而允许捕获4K分辨率,以超过60fps的形式捕获12位图像。ORYX的10GBASE-T接口是一种已广泛部署的,已久经考验的标准,可在廉价的Cat6a上以超过50米的电缆长度或CAT5E的30 m以上提供可靠的图像传输。

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Firefly Camera家族提供紧凑的外壳,轻质和低功率和价格。Firefly DL模型还具有运行训练有素的神经网络的能力,该网络可用于对象检测或分类。

所有Flir Machine Vision Color Hameras都具有自定义颜色复制的能力,这是由于各种白色平衡选项和使用新颖的颜色校正矩阵而言,这对于生物医学成像至关重要,在生物医学成像中,颜色准确性可能意味着不同的东西,但根据人类的意义。诊断的视觉分析与机器可读格式的数据准确性。

有关这些功能的更多信息,请参阅使用Blackfly S和Spinnaker的白平衡,并在Blackfly S和Oryx中使用颜色校正。

此外,可以使用Genicam3和Spinnaker SDK对Flir Machine Vision Blackfly S,Oryx和Firefly Camera系列进行编程和控制,Spinnaker SDK是从地面开发的,并轻松地考虑了未来的设计修改和部署,这可以快速快速应用程序开发和测试。

为了缩小相机型号的选择,Flir网站具有具有多个过滤器标准的机器视觉摄像头选择器:

如果您还有其他疑问,Flir的机器视觉专家很乐意帮助您为您的特定需求选择合适的相机:单击此处与您联系。

此信息已从Flir Systems提供的材料中采购,审查和调整。欧洲杯足球竞彩

有关此消息来源的更多信息,请访问FLIR系统。

引用

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    Teledyne Flir系统。(2021年3月31日)。生物医学成像:选择机器视觉摄像机规范的指南以及如何计算它们。azom。于2021年11月30日从//www.wireless-io.com/article.aspx?articleId=20255检索。

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