Name: measuring spatially- and directionally-varying light scattering from biological material
Uploaded: 2013-05-20T12:00:00
Duration: 11 min 57 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material at JoVE.com

Это исследование финансировалось Национальным научным фондом (NSF КАРЬЕРА награду CCF-0347303 и NSF гранта CCF-0541105). Авторы хотели бы поблагодарить Ярослав Křivánek, Джон Луне, Эдгар Веласкес-Armendáriz, Венцель Якоб, Джеймс Харви, Сьюзан Суарес, Эллис Лоу, и Джон Hermanson за их интеллектуальный вклад. Корнелл Сферические Козловой был построен из конструкция благодаря Duane Фульк, Марк Levoy и Шимон Rusinkiewicz.

<ol>
	<li>Nicodemus, F., Richmond, J., Hsia, J., Ginsberg, I., Limperis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Geometric considerations and nomenclature for reflectance. , (1977).</li><li>Marschner, S. R., Jensen, H. W., Cammarano, M., Worley, S., Hanrahan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+scattering+from+human+hair+fibers.">Light scattering from human hair fibers.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 22 (3), 780-791 (2003).</li><li>Marschner, S. R., Westin, S., Arbree, A., Moon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+and+modeling+the+appearance+of+finished+wood.">Measuring and modeling the appearance of finished wood.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 24 (3), 727-734 (2005).</li><li>Land, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physics+and+biology+of+animal+reflectors.">The physics and biology of animal reflectors.</a> Progress in Biophysics and Molecular Biology. 24, 75-106 (1972).</li><li>Durrer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colouration.">Colouration.</a> Biology of the Integument: Vertebrates. 2 (12), 239-247 (1986).</li><li>Brink, D., van der Berg, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+colours+from+the+feathers+of+the+bird+Bostrychia+hagedash.">Structural colours from the feathers of the bird Bostrychia hagedash.</a> Journal of Physics D-Applied Physics. 37 (5), 813-818 (2004).</li><li>Kinoshita, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Structural colors in the realm of nature. , (2008).</li><li>Nakamura, E., Yoshioka, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+Color+of+Rock+Dove's+Neck+Feather.">Structural Color of Rock Dove's Neck Feather.</a> Journal of the Physical Society of Japan. 77 (12), 124801 (2008).</li><li>Westin, S., Arvo, J., Torrance, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+reflectance+functions+from+complex+surfaces.">Predicting reflectance functions from complex surfaces.</a> ACM SIGGRAPH Computer Graphics. 26 (2), 255-264 (1992).</li><li>Shawkey, M. D., Maia, R., D'Alba, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proximate+bases+of+silver+color+in+anhinga+(Anhinga+anhinga)+feathers.">Proximate bases of silver color in anhinga (Anhinga anhinga) feathers.</a> Journal of Morphology. 272 (11), 1399-1407 (2011).</li><li>Maia, R., D'Alba, L., Shawkey, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+makes+a+feather+shine?+A+nanostructural+basis+for+glossy+black+colours+in+feathers.">What makes a feather shine? A nanostructural basis for glossy black colours in feathers.</a> Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 278 (1714), 1973-1980 (2011).</li><li>Dyck, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+light+reflection+of+green+feathers+of+fruit+doves+(Ptilinopus+spp.)+and+an+Imperial+Pigeon+(Ducula+concinna).">Structure and light reflection of green feathers of fruit doves (Ptilinopus spp.) and an Imperial Pigeon (Ducula concinna).</a> Biologiske Skrifter (Denmark). 30, 2-43 (1987).</li><li>Yoshioka, S., Kinoshita, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+macroscopic+structure+in+iridescent+color+of+the+peacock+feathers.">Effect of macroscopic structure in iridescent color of the peacock feathers.</a> Forma. 17 (2), 169-181 (2002).</li><li>Osorio, D., Ham, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+reflectance+and+directional+properties+of+structural+coloration+in+bird+plumage.">Spectral reflectance and directional properties of structural coloration in bird plumage.</a> Journal of Experimental Biology. 205 (14), 2017-2027 (2002).</li><li>Stavenga, D. G., Leertouwer, H. L., Pirih, P., Wehling, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+scatterometry+of+butterfly+wing+scales.">Imaging scatterometry of butterfly wing scales.</a> Optics Express. 1 (1), 193-202 (2009).</li><li>Vukusic, P., Stavenga, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+methods+for+investigating+structural+colours+in+biological+systems.">Physical methods for investigating structural colours in biological systems.</a> Journal of Royal Society Interface. 6, S133-S148 (2009).</li><li>Stavenga, D. G., Leertouwer, H., Marshall, N. J., Osorio, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dramatic+colour+changes+in+a+bird+of+paradise+caused+by+uniquely+structured+breast+feather+barbules.">Dramatic colour changes in a bird of paradise caused by uniquely structured breast feather barbules.</a> Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 278 (1715), 2098-2104 (2010).</li><li>Irawan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Appearance of woven cloth [dissertation]. , (2008).</li><li>Irawan, P., Marschner, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specular+reflection+from+woven+cloth.">Specular reflection from woven cloth.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG. 31 (1), 11:1-11:20 (2012).</li><li>Vukusic, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+colour:+elusive+iridescence+strategies+brought+to+light.">Structural colour: elusive iridescence strategies brought to light.</a> Current Biology: CB. 21 (5), R187-R189 (2011).</li><li>Dana, K., Ginneken, B., Nayar, S., Koenderink, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reflectance+and+texture+of+real-world+surfaces.">Reflectance and texture of real-world surfaces.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 18 (1), 1-34 (1999).</li><li>Chen, Y., Xu, Y., Guo, B., Shum, H. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+and+rendering+of+realistic+feathers.">Modeling and rendering of realistic feathers.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 21 (3), 630-636 (2002).</li><li>Levoy, M., Zhang, Z., McDowall, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+and+controlling+the+4D+light+field+in+a+microscope+using+microlens+arrays.">Recording and controlling the 4D light field in a microscope using microlens arrays.</a> Journal of microscopy. 235 (2), 144-162 (2009).</li><li>Stevens, M., P&#225;rraga, C. A., Cuthill, I. C., Partridge, J. C., Troscianko, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+digital+photography+to+study+animal+coloration.">Using digital photography to study animal coloration.</a> Biological Journal of the Linnean Society. 90 (2), 211-237 (2007).</li><li>Kim, M. H., Harvey, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+imaging+spectroscopy+for+measuring+hyperspectral+patterns+on+solid+objects.">3D imaging spectroscopy for measuring hyperspectral patterns on solid objects.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 31 (4), (2012).</li></ol>

Нет конфликта интересов объявлены.

Хотя производительность и функции многих пигментных и структурных окраски, хорошо известны, морфология многих кожных покровов настолько сложна, что их структурных деталей и функции мало изучены 20. Кожные разработали специализации, которые изменяются пространственно по поверхности организма к дифференциально отражают свет направленно к зрителю. Направленность получила внимание в первую очередь при изучении радужные из-за его цветового сдвига с изменением инцидентом и угол обзора, а также исследования в радужные биологических покровов собрал первую очередь 1D и 2D некоторых измерений 8,12,17. Но обобщенно 6D измерения не рутина в исследовании кожных покровов 21-23, радужные или иначе, и литература по организменную фенотипы цвета сдерживается отсутствием данных направления цвета типа наш вариант. Перо особенно RICH покровного материала, содержащего механизмы Милли-масштабной структуры бородки: Рами, бородочки дистальных, проксимальных и бородки. Малый масштаб элементов и их сложные механизмы делают его трудно различить освещенности рассеяния отдельных элементов. Наш протокол успешно изолированы милли-масштабной структуры от влияния макро-масштабе геометрии. Характеризуя функциональные последствия направленного выражение милли-штабных структур в дальнем поле подпись пером, мы включили в свой запрос адаптивные последствия. Мы столкнулись практические компромиссы между спектральным, пространственным и угловым разрешением. Мы выбрали высокое пространственное, угловое среднего и низкого спектрального для наших исследований. Другие комбинации могут быть использованы, но некоторые (например, все высокие) приводят к unworkably длительное время измерения. Внимание должно быть сосредоточено, где важно для конкретного изучаемых явлений. При выборе использовать RGB CAMERA с мозаичным фильтром Байера, мы разработали наш протокол, чтобы соответствовать зрительной системы человека. Камера RGB может быть заменен и наш протокол адаптирован для измерения относительной стимул цвет любого организма, например, чувствительность в УФ-спектре необходимо измерить птичий тетра-хроматического цвета 24,25. Спектральная камера обеспечит самое общее решение 25. Мы показали наш протокол с tertial перья крыла, так как они красочные и легко прижался ссылкой пластины. К сожалению, в апертуре металлической пластины показал только часть пера поверхности. Если бы мы могли одновременно измерять 3D форма пера поверхности при измерении его отражение 25, мы могли бы избежать механического выравнивания перьев и вместо измерить всю перо в его естественном, неуплощающаяся государства. Interactive, специализированных, интегрированных инструментов для визуализации данных обеспечивают обосновадр. пользы для ученых, исследующих и интерпретации больших объемов данных. Чем больше интеграции и интерактивность, тем легче соединений в данные не наблюдается. В наше программное обеспечение, пользователь может интерактивно построить среднего направленного рассеяния в зависимости от положения поверхности (рис. 4). Дальнейшее развитие нашего программного обеспечения может интегрировать другие функции рисования (рис. 6, 7) расширить интерактивный опыт.

Цвет и рисунок кожного покрова организма играют экологически и социально важные функции в большинстве таксонов животных. Эти фенотипические свойства определяются взаимодействие света со структурой покровов, которые могут проявлять оптическую рассеяния, которая изменяется как в пространстве (по всей поверхности кожного покрова) и направленно (с изменением освещения и направление взгляда). В сложных биологических материалов, таких как перья, направление рассеяния света зависит от ориентации повторять милли-геометрическом масштабе. Эти милли-штабных структур сами по себе могут быть внедрены с нано-структур, таких как меланин массивы, которые часто наследуют Милли масштаба ориентации. От нано-до макро-масштабах, структура покровов превратилась функционально увеличить сигнализации способность организма. Для оценки влияния на морфологию различных масштабах на общий внешний вид, инструментыизмерения и анализа цвета биологических структур нужна гибкость, чтобы изолировать направленного рассеяния света в различных масштабах увеличения. Мы разработали на основе образа инструментами измерения изучить, как выполнение сложных и разнообразных Милли масштаба морфологии пера (бородки Рами, бородочки дистальных, проксимальных и бородки) расширяет диапазон возможных выражений из нано-структур в одиночку. В единый образ, записанный на фотокамере, мы обнаружили, что свет, отраженный по-разному в разных местах на поверхности пера, то есть отражения была пространственно-меняется. Когда мы переместили света и камеру направлении относительно пера, мы наблюдали отражательной изменилось, то есть отражения направленно изменяющихся 1. После этих наблюдений, мы разработали протокол методично двигаться свет и камеры вокруг объекта с использованием сферических козловой 2,3, с помощью которого мы захватили 2 размеры Суrface позиции (X и Y), 2 размеры направление света (широта и долгота) и 2 размеры направление камеры (широта и долгота) (рис. 2). В программном обеспечении мы визуально исследовали 6 измерений рассеянного света в зависимости от позиции, освещение направление и направление взгляда. Предыдущие исследования в коэффициенте отражения от кожных покровов слишком часто дисконтированных вклад направленности - например, диффузное или зеркальное против изотропной против анизотропной отражении - чтобы цвет выражения. Большинство измерений цвета зафиксировали падающего света, объекта и просмотра геометрии тщательно избегать направленного эффектов. Например, для устранения зеркального отражения от цветовых измерений, он является общим для размещения света по нормали к поверхности и записывать отражения под углом 45 ° от нормального. Исследования, которые делают связь морфологии с целью непосредственного отражения изменяющихся обычно сосредоточены на нано-и его радужными последствиями 4-8. Мало рассмотреть вклад микро-, милли-, и макро-масштабе геометрии на Дальний оптическая подпись 8-11. Поэтому обычно используют детектор света в совокупности отражения в пределах одной области интересов, которые могут включать в себя несколько милли-и / или макро-масштабе компонентов, таких как колючка Рами, бородки, и даже целые перья 6,8,11-17 . Когда область интереса либо меньше предела разрешения детектора или не соответствует форме поля детектора зрения, общий протокол вскрытия образца указывает изолировать рассеяния света на конкретных Милли масштаба элемента 8,10 , 13,15. Мы разработали более всеобъемлющий протокол для приобретения измерения и визуализации, что способствует исследованию многих переменных часто игнорируется в других более целенаправленные исследования. Мы измеряем рассеяния света по сфере направления и AcrosSA области пространства с помощью массивного множества высоких динамический диапазон, высокое разрешение фотографий, сделанных в результате систематического набора света и направление просмотра. Мы используем высокое разрешение датчика изображения с 2D массив мелкомасштабных пиксельных детекторов. Агрегация в аппаратной происходит на уровне пикселей, в масштабах, меньших масштабах милли-элементов мы измеряем. Второй этап агрегатов отдельные пиксели в программном обеспечении, как пользователь выбирает формы и размера области, представляющей интерес. Соответственно, один набор измерений может быть повторно проанализированы в программное обеспечение, чтобы исследовать различные аспекты взаимодействия света с материалом на нескольких биологически соответствующих позиций и весов. Устраняя вскрытие и измерение всей перо, наш протокол имеет то преимущество, оставив морфологии пера лопатки нетронутым, сохранив природный контекст и функцию, которая является, взаимодействия света между составляющими Милли масштаба элементов. Рассеяние света с организменнуюtructure многомерно и трудно поддаются количественной оценке. Измеренные 6D рассеяния света пока не могут быть отнесены к конкретным морфологии в иерархии масштаба с любой особой инструмента. Но мы сделали важный шаг в этом занятии. Мы разработали инструмент охватывающий три дополняющих друг друга метода - отбор проб отражения помощью козловых, исследуя большие объемы данных в программное обеспечение и визуализации данных подмножеств графически - расширить нашу способность измерять 6D рассеяния света в любой точке материала, вплоть до Милли-масштабе. Как протоколов, таких, как наша заняты, мы прогнозируем, биологов определить множество направленно и пространственно-различные черты и соответствующих структурных адаптаций в различных масштабах развития. С помощью наших инструментов мы занимаемся характеризующих сигнализации потенциал направленности и пространственное выражение милли-штабных структур, и надеемся, чтобы пролить свет на их адаптивные последствия. Мы обращаемся к кругу вопросов, таких как: оту заданной точки наблюдения, которая мелкомасштабных элементов или грубых масштабах регионов пера отражают сильно? Каким образом ориентация мелкомасштабных элементов влиять на направление рассеянного света? Какие морфологические условия производят атласным блеском по сравнению с блестками блеск радужным орнаментом? У некоторых видов производят широкий «окон» для наблюдения радужные, чем другие? Эти вопросы могут спросить о птицах и их перья, но и о любых других организмов, которые развивались на определенный внешний вид поверхности для сигнализации, камуфляж, или по другим причинам.

measuring spatially- and directionally-varying light scattering from biological material

Свет взаимодействует с кожного покрова организма на различных пространственных масштабов. Например, в радужных птиц: нано-структур производят цвет; милли-масштабной структуры зубцы и бородочки многом определяет диаграмму направленности отраженного света, и через макромасштабе пространственная структура перекрытия, изогнутые перья, эти направленные световые эффекты создают визуальной текстурой. Milli-масштаба и макро-масштабных эффектов определить, где на теле организма, и от того, что точки зрения и при каких освещение, радужные цвета не видно. Таким образом, узконаправленным вспышки ярких цветов с радужным горло колибри неадекватно объясняется его нано-структуры в покое и вопросы остаются. Из заданной точки наблюдения, которое Милли масштабе элементы ориентированы перо, чтобы отразить сильно? У некоторых видов производят широкий «окон» для наблюдения радужные, чем другие? Эти и подобные вопросы май спросят о любых организмов, которые развивались на определенный внешний вид поверхности для сигнализации, камуфляж, или по другим причинам. Для изучения диаграмм направленности рассеяния света на перья, и их связь с Милли масштаба морфологии птиц, мы разработали протокол для измерения света, рассеянного из биологических материалов с использованием многих высоким разрешением фотографий, сделанных с разной освещенности и направления визирования. Поскольку измерение рассеянного света в зависимости от направления, можно наблюдать характерные особенности в направленном распределения рассеянного света из этого конкретного пера, и потому, зубцы и бородочки разрешаются в наших изображений, можно четко отнести направленного функции этих различных Милли-штабных структур. Хранение образца сохраняет нетронутым брутто-рассеяния масштаба поведения, наблюдаемых в природе. Описанный здесь метод представлен обобщенный протокол для анализа пространственно-и направленно-ванения рассеяния света на сложные биологические материалы на нескольких структурных масштабов.

Первичное измерение нашего протокола (практический I на фиг.1) закреплен камеру направлении, нормальном к поверхности и перемещается только свет. Поскольку свет придерживается рассеяния к принципу взаимности, результат тот же, где мы храним камеры с постоянной во время движения света над полушарием или наоборот. Когда мы фиксируем видеокамеры или свет, полный 4-мерном направлении набор undersampled. Более полную картину рассеяния поведение наблюдается, когда, в отличие от первичных измерений, и свет, и камера перемещается от поверхности нормальных и во множестве направлений. В идеале, мы могли бы измерить рассеяния света с разных сторон камеры даже больше, чем количество направлений падающего света, чтобы получить симметричный набор данных. На практике это потребовало бы слишком много рисков. По нашему опыту, мы можем получить достаточно информации о различных позициях просмотра, перемещая камеру несколько раз АссуМин 180 ° поворотную симметрию относительно нормали к поверхности. Во время второй фазы измерения, мы приобрели измерения из 7 направлений наблюдения распределены по полушарии и в пределах 60 ° от зенита 18,19 (практический II.A на рисунке 1). На рисунках этой работе мы показываем, репрезентативных данных измеряется от пера Lamprotornis ригригеиз (фиолетовый Глянцевая Старлинг), коэффициент отражения которого радужные, глянцевые, и анизотропной (рис. 5). В каждой из 7 направлениях наблюдения, отраженный свет собирается из сотен падающий освещение направлений на полушарие. Направления образуют узкую полосу ортогонально ориентированных на центральной оси пера (см. перо изображение на фиг.4). Сдвиг радужные цвета тонкие (голубовато-зеленого при нормальном падении и зеленовато-синего при скользящих углах падения), когда перо рассматривается нормали к его поверхности, как показано на {0 °, 0 и де-г;} RGB участок Рисунок 5. Как просмотра углом скольжения подходы, углы между направлением взгляда и выпаса направлениях инцидента максимальны, что приводит к более поразительным цветовой сдвиг (голубовато-зеленого при 0 ° и пурпурного при 240 ° между инцидентом и направления визирования), как показано на {60 °, 0 °} RGB участок на рисунке 5. Мы можем позволить себе шаг свет и камеру на гораздо тоньше, угловое разрешение при ограничении движения до 1 измерение. На рисунке 6 показан цветность отражения L. ригригеиз оперение в зависимости от угла между падающим и просмотра направлениях, где падающий и просмотра направлениях в плоскости, содержащей зеркального группа, перпендикулярной к продольной оси дистальной barbule. Как радужные дуги цвета через пространство цветности, оттенка переходит от голубовато-зеленого до фиолетового. Пространственные переменные<html> Ation в направленном отражения видна где различные (X, Y) координат покровов соответствуют различным милли-масштабе структур. В случае L. ригригеиз только одна структура - дистальной barbule - видна на большей части территории области. Напротив, в С. cupreus, три милли-штабных структур - Рами, дистальных бородки, и проксимальных бородочки - четко выделяются в данных, мы можем заметить, что отражения от пера ориентирована по отношению к продольной оси каждой структуры (рис. 8) . <img alt="Рисунок 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig1.jpg" /> Рисунок 1. Это схематическое изображает два крепежных методов, сферический портальные системы координат, типы выборки приобретение и их результаты.<html> / Ftp_upload/50254/50254fig1large.jpg &quot;целевых =&quot; _blank &quot;&gt; Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок. <img alt="Рисунок 2" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig2.jpg" /> Рисунок 2. Плоские перо видна через отверстие в металлической пластине окружен кольцом целей. Сферической козловые могут быть поставлены для измерения рассеяния света на нескольких перьев освещения инцидента и просмотра направлениях. L = легкая рука (широта). C = рычаг камеры (широта). B = основание камеры (долгота). T = проигрыватели (долгота). F = перо. <img alt="Рисунок 3" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig3.jpg" /> Рисунок 3. Средний Направленный рассеяние может быть вычислена из точки, линии или прямоугольную область пера лопатки. p_upload/50254/50254fig4highres.jpg &quot;SRC =&quot; / files/ftp_upload/50254/50254fig4.jpg &quot;/&gt; Рисунок 4. Пример направленного рассеяния функции рисования (R * = отражение, Т * = пропускания, P * = Top, F * = Передняя, ​​S * = Сиде, * = произвольно) и цветовых схем (* 1 = яркостью, * 2 = RGB , * 3 = цветности). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig4large.jpg" target="_blank">Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок</a> . <img alt="Рисунок 5" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig5.jpg" /> Рисунок 5. Яркости (вверху) и RGB цвета (внизу) полусферической отражения в космос косинус, если смотреть с (угол места, азимут) пары координат: {0 °, 0 °}, {30 °, 0 °}, { 30, 90}, {60 °, 0 °}, {60 °, 45 °}, {60, 90} и {60 °, 135 °}. коэффициент отражения<html> среднем от 25 × 25 пикселя прямоугольного участка боковой лопасти tertial L. ригригеиз (фиолетовый Глянцевая Старлинг) перо. Красные стрелки обозначают камеру направлениях. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig5large.jpg" target="_blank">Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок</a> . <img alt="Рисунок 6" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig6.jpg" /> Рисунок 6. Цветность отражения как функции половинного угла между освещении инцидента и просмотра направлениям:. CIE 1976 однородными чешуйками цветности (ОСК) с увеличенной области <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig6large.jpg" target="_blank">Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок</a> . / 50254/50254fig7highres.jpg &quot;SRC =&quot; / files/ftp_upload/50254/50254fig7.jpg &quot;/&gt; Рисунок 7. Отражения как функцию угла между освещение инцидента и просмотра направлениях, в плоскости с (красный) и перпендикулярно (заштрихованы) продольной оси дистальной barbule: (A) Преобладающая длина волны, (B) Процент цветность (С ) Процент яркости. оттенков цвета в заговоре является цвет RGB коэффициента отражения. Отрицательные значения длины волны представляют цвета в неспектральный фиолетовый треугольник. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig7large.jpg" target="_blank">Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок</a> . <img alt="Рисунок 8" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig8.jpg" /> Рисунок 8. Среднего направленного отражения бородочки дистальных и проксимальных бородочки между двумя соседними ветвями C. cupreus (МРики Emerald кукушки). <img alt="Рисунок 9" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig9.jpg" /> Рисунок 9. (A) Non-выпрямленным изображение освещенной козловые лампа, (б) не выпрямленным изображение освещенного вспышкой на камере, (С), фильтровали целевых кандидатов на аффинно-трансформированных, флэш-подсветкой изображения, (D) Приемлемо резкое целей в глубине поля, (E) ректификованный лампы подсветки изображения, (F) повернутого перо чаевые, укороченные и масках. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig9large.jpg" target="_blank">Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок</a> .

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material at JoVE.com

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Мы представляем неразрушающий метод отбора проб пространственное изменение в направлении света, рассеянного от структурно-сложных материалов. Поддерживая материально нетронутыми, мы сохраняем брутто-рассеяния масштаба поведения, в то время как одновременно захватив мелкомасштабных направленного вклады с высоким разрешением. Результаты визуализируются в программном обеспечении на биологически соответствующие должности и в масштабах.

Измерение пространственных и направлению изменяющейся рассеянию света из биологического материала

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Physics Basics

Units, Dimensions, and Measurements

SCIENTISTS IN ACTION

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Изготовление пространственно ограниченных сложных оксидов

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

Измерение микроструктуры материала в потоке Использование 1-2 самолета проточные небольшой угол рассеяния нейтронов

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

Использование нейтронного спина Эхо Решенные выпаса заболеваемости рассеяния для расследования органических материалов солнечных батарей

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Измерение рассеяния нелинейности из Единого Плазмонное наночастицы

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

Экспериментальные методы исследования формы памяти на основе процессов Охлаждение Elastocaloric и проверки достоверности моделей

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Методика сканирования сканирующего рассеивателя света (SLPS) для количественной оценки рассеяния вперед и назад с помощью интраокулярных линз

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Высокоскоростной непрерывном стимулировали Бриллюэна рассеяния спектрометр для анализа материалов

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Determination of the Excitation and Coupling Rates Between Light Emitters and Surface Plasmon Polaritons

Определение возбуждения и сцепления между излучателей света и поверхностного плазмон поляритонов

We have developed a unique method to measure the excitation and coupling rates between the light emitters and surface plasmon polaritons (SPPs) arising ...

Synchrotron X-ray Microdiffraction and Fluorescence Imaging of Mineral and Rock Samples

Синхротрона рентгеновских Microdiffraction и флуоресценции изображений минеральных и образцов скальных пород

In this report, we describe a detailed procedure for acquiring and processing&#160;x-ray microfluorescence (&#956;XRF), and Laue and powder ...

Measurement of Dynamic Force Acted on Water Strider Leg Jumping Upward by the PVDF Film Sensor

Измерение динамических силы действовали на ноге водного долгонога прыгает вверх, PVDF фильм датчик

This study aimed to make an explanation for the phenomenon in nature that water strider usually jumps or glides on the water surface easily but quickly, ...