昆虫种类鉴定中3D超景深显微摄影技术的使用,昆虫学论文.docx
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1、昆虫种类鉴定中3D超景深显微摄影技术的使用,昆虫学论文摘 要: 从昆虫检疫鉴定的需求出发,阐述3D超景深显微摄影技术的特点以及应用。着重讨论3D超景深显微摄影系统的3D超景深合成图像、360 旋转观察及摄影、图像拼接、3D模型制作、图像/模型测量、图像优化等功能的应用。 本文关键词语 : 3D超景深显微摄影技术;昆虫;种类鉴定;模型测量; 昆虫是无脊椎动物中的节肢动物门昆虫纲动物的总称,种类繁多、形态各异,是地球上数量最多的动物群体1,其分布面也很广,对农业生产和人类健康造成重大影响2。近年来,随着中国对外贸易的不断发展,中国需大量进口的木材、粮食等高风险商品中截获的昆虫种类和数量逐年提高,对
2、中国的林业安全、农业安全和生态环境构成极大威胁3,4,5。 为维护国门生物安全,海关对截获的外来有害生物需进行分类鉴定,以确定其危害程度和防控措施。3D超景深显微摄影技术应用于昆虫种类鉴定工作中,能够实现立体观察、实时测量和高清成像,还能够观察到肉眼无法直接看到的微观形态特征,并把观察到的形态特征通过3D超景深显微影像记录下来供进一步研究,具有非常好的应用前景。 1、 3D超景深显微摄影系统的构成 3D超景深显微摄影系统的硬件组成如此图1所示,以Hirox RH-2000型3D超景深显微摄影系统为例,主要包括一体式计算机系统、主控制器、高亮度LED照明、镜头20160 X三维旋转镜头、020
3、X低倍大视场镜头、20160 X变焦镜头、20160 X手持式专用镜头、3503 500 X同轴高倍自动感应型变焦镜、数据控制线、可倾斜手动支架、二维透反射移动平台、专用昆虫360 环形防反光照明装置。从图1能够看出,随着科技的不断进步,新一代的三维数字显微镜已经变得越来越小巧,携带非常便捷,如需带着该设备到野外进行监测鉴定,只需要带一台笔记本电脑、主控制器、手持式镜头、LED照明装置即可,非常符合植物检疫工作实际需求。 2、 3D超景深显微摄影技术的主要功能 2.1 、360 旋转观察、摄影 使用常规体视显微镜观察或拍摄昆虫标本时,一次只能观察或拍摄视野范围内有限的部分形态特征,无法直接做到
4、360 观察,只能通过不断移动标本才能够对其进行全方位观察,大大影响工作效率。3D超景深显微摄影技术则完美解决了该问题,三维数字显微镜具有独特的3D观察技术,只需将旋转卡口安装到变焦镜头前段,利用镜头的旋转,即可在与待观察样品无任何接触的情况下实现对样品的全周围360 不同角度的连续观察,这也极大地避免了在高倍率下移动样品带来的众多困扰,不仅降低了昆虫标本损坏的概率,还大大提高了检测效率。 图1 3D超景深显微摄影系统Hirox RH-2000) 1 一体式计算机系统;2 主控制器;3 高亮度LED照明;4 镜头;5 数据控制线;6 可倾斜手动支架;7 二维透反射移动平台;8 专用昆虫360
5、环形防反光照明装置。 2.2 、3D超景深合成图像 在常规体视显微镜下进行平面观察或拍摄时,往往会由于昆虫标本身体各个部位并不处于同一焦距不能针对整体进行对焦而无法获得整体清楚明晰的观察效果和图片。3D超景深合成图像功能通过从最低处向最高处或从最高处到最低处根据设置的间隔距离依次对焦,并自动将不同距离拍摄的多张图像进行合成,以获得昆虫标本整体显示清楚明晰的图像6。昆虫普通拍摄图片如此图2所示,在放大40倍倍率下拍摄昆虫标本头部照片时,采用普通拍摄方式方法,聚焦复眼旁的一根刚毛时,能清楚地拍摄刚毛周围区域,而其口器、复眼、额面部前端等部位则非常模糊;昆虫3D超景深合成图片如此图3所示,同样在放大
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