Protocol voor het produceren van driedimensionale infrarood Video van bevriezing in planten

Ondanks het leven in een wereld van drie fysieke afmetingen, zijn onderzoekers vaak beperkt tot het rapporteren van visuele waarnemingen in 2D. Hoewel 2D beelden over het algemeen voldoende om over te brengen van belangrijke informatie zijn, beperkt dit gebrek aan informatie over de diepte ons vermogen tot waarnemen en begrijpen de complexiteit van reële objecten. ¹

Dit tekort aan informatie over de diepte stimulans een om te produceren 3D video’s voornamelijk in de commerciële filmindustrie sinds de vroege jaren 1900-¹. Echter wordt duidelijk 3D-informatie genereren in de stilstaande beelden en video belemmerd door de complexiteit die betrokken zijn bij het opstellen van die beelden. De eenvoudigste aanpak voor het genereren van 3D film is gebaseerd op principes gebruikt in de stereoscopische fotografie. Stereoscopische fotografie maakt gebruik van twee beelden van hetzelfde object vanuit iets verschillende hoeken die een 3D-beeld in de hersenen vervoert. Dit om mogelijk te maken, moet elk oog kijken alleen haar respectieve imago (dat wil zeggen, het linkeroog op de linker afbeelding en het rechter oog op de rechterafbeelding). Omdat de ogen zal natuurlijk niet, werd stereoscopische hoofddeksels ontworpen om het maken van dit mogelijk¹. Verschillende stereoscopische zijn bekijken technieken, zo goed als polarisatie-geïnterlinieerd, tijd-multiplexed, en hoofd-mount weergave technieken, gebruikt tijdens de ontwikkeling van 3D-films, maar de methode van het kleur-interliniëring of anaglyph met rood en groen (of cyaan) glazen is een van de eenvoudigste en minst dure technieken. Zie voor een uitgebreide herziening van 3D-beeldbewerking en de verschillende technieken die betrokken zijn, de beoordeling door Geng¹.

Toezicht op bevriezing in planten met behulp van IR thermografie is gebaseerd op het beginsel dat als water bevriest, van interne energiemarkt^{2 geven moet}. Deze energie is in de vorm van warmte, die aantoonbaar in het IR-regio van het elektromagnetische spectrum is. Camera’s registreren de IR energie al in gebruik sinds 1929³. De eerste gepubliceerde rapport met behulp van IR-technologie om film bevriezing in planten is van Cecardi et al. ², maar de resolutie van de camera gebruikt maakt het moeilijk om nauwkeurig bepalen het weefsel waar de bevriezing is gestart. Wisniewski et al. ⁴ bepaald nauwkeuriger sites van ijs nucleatie in verschillende plantensoorten met behulp van een hogere resolutie camera. Als de technologie die wordt gebruikt in IR thermografie verbeterd, resolutiebeelden met een hogere leidde tot ontdekkingen zoals handelsbelemmeringen bevriezing⁵ en de precieze cellulaire lokalisatie van ijs vorming⁶.

Een moeilijkheid in het filmen van de onderwerpen in IR wordt veroorzaakt door kleine verschillen in temperatuur. Hierdoor wordt de meeste objecten in het gezichtsveld een soortgelijke kleur, waardoor het moeilijk is om precies welke/de object(en) is/zijn bevriezing. Dit kan belangrijk zijn bij het bepalen van de volgorde van de bevriezing in specifieke weefsels, zoals bladeren of wortels in tarwe⁶. Als de IR-video van planten bevriezing kan worden beeld in 3D, kan de nauwkeurigheid vast te stellen welk deel van de plant is bevriezen op een bepaald punt in de tijd worden verbeterd.

Aardbei is een gewas in bepaalde gebieden van de Verenigde Staten waarin vrieskou van grote bezorgdheid voor de telers zijn. Onder sommige groeiomstandigheden is het gebruikelijk voor aardbei bloemen verschijnen 2-3 weken voor de gemiddelde afgelopen voorjaar bevriezen. Een freeze-gebeurtenis kan zo laat juni plaatsvinden in sommige gebieden van de Appalachen⁷ en meestal resultaten in de dood van de bloem. Vorst bescherming is, daarom, cruciaal voor aardbei telers in deze gebieden gebeurtenissen bevriezen. Aardbei kwekers in Noord-Carolina, bijvoorbeeld, moeten frost-beschermen, gemiddeld, tussen 4-6 vorst gebeurtenissen voordat bloom en 1-2 harde bevriest tijdens de vroege bloei periode⁸. Om te helpen bij het ontwikkelen van aardbei genotypen die meer bevriezing tolerant, is het belangrijk om te begrijpen van de verschillende aspecten van de bevriezing, zoals de sites van ijs nucleatie en verspreiding naar andere delen van de plant. IR thermografie biedt een doeltreffend middel om deze kwesties te behandelen.

Hier, gebruiken wij aardbei om te illustreren een techniek voor het opnemen van bevriezing gebeurtenissen in 3D anaglyph methode. Aardbei is geschikt voor dit voorbeeld omdat de bladeren en bloemen zijn op grote schaal verspreid in de 3D-ruimte en moeilijk om te onderscheiden wanneer in 2D infrarood video’s bekeken kunnen worden.