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

Bu araştırma, Ulusal Bilim Vakfı (NSF KARİYER ödül CCF-0.347.303 ve NSF hibe CCF-0.541.105) tarafından finanse edildi. Yazarlar kendi fikri katkıları için Jaroslav Křivánek, Jon Ay, Edgar Velázquez-Armendáriz, Wenzel Jakob, James Harvey, Susan Suarez, Ellis Loew, ve John Hermanson teşekkür etmek istiyorum. Cornell Küresel Gantry Duane Fulk, Marc Levoy ve Szymon Rusinkiewicz nedeniyle bir tasarım inşa edilmiştir.

<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>

Çıkar çatışması ilan etti.

Birçok pigment ve yapısal renklerin performans ve fonksiyon iyi tanınan olmasına rağmen, birçok integuments morfolojisi yapısal detay ve fonksiyon kötü 20 anlaşılması çok karmaşık. Integuments diferansiyel izleyici doğru yönde ışık yansıtmak için organizmanın yüzeyi üzerinde mekansal farklılık uzmanlık geliştirdik. Yönü öncelikle biyolojik integument yanardönerlik içine rengini olay ve görüş açısı değişikliği ile vardiya, ve araştırma nedeniyle yanardönerlik çalışmada dikkat çekmiştir öncelikle 1D topladı ve bazı 2D ölçümler 8,12,17 etti. Ama genel 6D ölçümleri yanardöner veya başka integuments 21-23, çalışmada rutin olmamıştır, ve organizma renk fenotipleri ile ilgili literatürü bizim yöntem sağlar türü yönlü renk veri eksikliği sınırlıdır. Tüy özellikle rrami, distal barballara ve proksimal barballara: milli ölçekli barb yapısı düzenlemeleri kapsayan ich deriye malzeme. Elemanları ve karmaşık düzenlemelerin küçük ölçekli zor bireyin elemanlarının ışık saçılması performansı ayırt yapmak. Bizim protokolü başarıyla makro ölçekli geometri etkisinden mili ölçekli yapı izole. Tüy uzak alan imza mili ölçekli yapıların yönlü ifade fonksiyonel sonuçları karakterize, biz kendi adaptif sonuçları soruşturma sağladı. Biz spektral, uzaysal ve açısal çözünürlük arasında pratik ödünleşmeler karşı karşıya. Biz yüksek uzaysal, orta açısal ve çalışmalar için düşük spektral seçti. Diğer kombinasyonlar kullanılabilir, ancak unworkably uzun ölçüm kez bazı (örneğin tüm yüksek) kurşun olabilir. Çalışılan belirli olaylar için önemli olduğu dikkat odaklı olmalıdır. RGB ca istihdam seçimindeBir Bayer filtre mozaik ile mera, biz insan görme sisteminin maç için protokol tasarlanmıştır. RGB kamera yerini ve protokol herhangi bir organizma göreli renk uyarıcı ölçmek için adapte olabilir, UV spektrumu örneğin hassasiyet kuş tetra-renk renk 24,25 ölçmek için gereklidir. Bir spektral kamera en genel çözümü 25 sağlayacaktır. Bu renkli ve kolay bir referans plaka karşı basık olduğu için biz tertial kanat tüyleri ile protokol gösterdi. Ne yazık ki, metal plakanın diyafram tüy yüzeyinin sadece bir kısmını ortaya çıkardı. Onun yansıma 25 ölçüm yaparken biz aynı anda tüy yüzeyinin 3 boyutlu şeklini ölçmek olsaydı, biz tüy düzleştirme mekanik önlemek ve bunun yerine doğal, yassılaştırılmamış halde tüm tüy ölçebilir. Görselleştirme veri için etkileşimli, özel, entegre araçlar substanti sağlamakal büyük veri hacimleri keşfetmek ve yorumlama bilim adamlarına yarar. Daha fazla entegrasyon ve etkileşim, veri daha kolay bağlantı görülmektedir. Bizim yazılım, kullanıcı etkileşimli yüzey pozisyonu (Şekil 4) bir fonksiyonu olarak ortalama yönlü saçılma çizebilirsiniz. Bizim yazılım daha da geliştirilmesi diğer komplo fonksiyonları (Şekil 6, 7) etkileşimli bir deneyim genişletmek için entegre olabilir.

Bir organizmanın integument renk ve desen ekolojik oyun ve en hayvan takson sosyal olarak kritik işlevleri. Bu fenotipik özellikler hem mekansal (kabuklarıyla yüzeyi boyunca) ve yönde (yön aydınlatma ve görüntüleme değişim ile) değişir optik saçılma yer alabilirler kabuk yapısı, ile ışık etkileşimi tarafından belirlenir. Bu tüyler gibi karmaşık biyolojik maddeler, olarak, ışık saçılması yönünde mili ölçekli geometri tekrar yönünü etkilenir. Bu milli ölçekli yapılar kendileri gibi sık sık milli ölçekli yönelim miras melanin diziler, gibi nano ölçekli yapıları, gömülü olabilir. Itibaren makro ölçekler nano için, kabuk yapısı organizmanın sinyal yeteneğini artırmak için işlevsel gelişmiştir. Genel görünümü üzerine farklı ölçeklerde morfolojisi etkisini değerlendirmek için, araçlarabiyolojik yapıların rengini ölçmek ve analiz etmek büyütme çeşitli ölçeklerde yönlü ışık saçılması izole etmek için esneklik gerekir. Bir tüy karmaşık ve çeşitli mili ölçekli morfolojisi (barb rami, distal barballara ve proksimal barballara) performansını nano ölçekli yapıları tek başına mümkün ifade yelpazesini genişletiyor nasıl incelemek için görüntü tabanlı ölçme araçları geliştirilmiştir. Kamera tarafından kaydedilen tek bir görüntü olarak, ışık tüy yüzeyinde farklı yerlerde farklı yansıyan görülmektedir, yani, ışık yansıtma mekansal-değişen oldu. Biz tüy ile ilgili olarak ışık ve kamera yönünü taşındığında, biz yansıma ışık yansıtma 1 yönde değişen oldu, yani, değişti görülmektedir. Bu gözlemler ardından, yöntemli biz su 2 boyutları ele hangi ile küresel bir portal 2,3, kullanarak konu etrafında ışık ve kamera taşımak için bir protokol tasarlanmışrface konumu (X ve Y), ışık yönü 2 boyutları (enlem ve boylam), ve kamera yönü 2 boyutları (enlem ve boylam) (Şekil 2). Yazılım biz görsel olarak konumu, aydınlatma yönünü ve Bakış açısı bir fonksiyonu olarak dağınık ışık 6. boyutları araştırdı. Integuments gelen yansıma içine Önceki araştırmalarda çok sık yön katkısı iskonto var - örneğin yaygın vs aynaya veya izotropik vs anizotropik yansıması - renk ifade. En renk ölçümleri dikkatle yönlü etkileri önlemek için olay ışık, nesne ve izleme geometri sabit. Örneğin, renk ölçümleri aynasal yansıma ortadan kaldırmak için, bu yüzeye normal ışık yerleştirin ve normal 45 ° yansıma kaydetmek için yaygındır. Yönde değişen yansıma bağlantı morfoloji yapmak Çalışmaları genellikle nano ölçekli odaklanmakve yanardöner sonuçları 4-8. Birkaç uzak alan optik imza 8-11 mikro-, milli-ve makro ölçekli geometri katkısını düşünün. Bu tür barb rami, barballara, ve hatta tüm tüyler 6,8,11-17 gibi birden fazla mili-ve / veya makro ölçekli bileşenler içerebilir ilgi tek bir alan üzerinde toplam yansıma için bir ışık detektörü istihdam nedenle yaygındır . Ilgi bölge ya da dedektör kararı sınırından daha küçük veya görüş dedektörün alanı şekline uymayan olduğunda, ortak protokol belirli mili ölçekli elemanı 8,10 gelen ışık saçılması izole etmek için örnek diseksiyon belirtir , 13,15. Biz ölçüm satın alma ve genellikle diğer daha odaklı çalışmalarda göz ardı pek çok değişken keşif teşvik görselleştirme için daha kapsamlı protokol geliştirdik. Biz yön ve acros bir küre üzerinde ışık saçılması ölçmekyüksek dinamik aralık büyük bir dizi kullanarak alanı sa bölgesi, yüksek çözünürlüklü fotoğraflar ışık ve bakış açıları sistematik bir dizi alınan. Biz iyi ölçekli piksel dedektörleri onun 2D dizi ile yüksek çözünürlüklü görüntüleme sensörü kullanır. Donanım toplama ölçüyoruz mili ölçekli elemanları daha küçük bir ölçekte, piksel düzeyinde gerçekleşir. Kullanıcı olarak yazılım bir ikinci aşama agrega tek tek piksel ilgi bölgenin şekli ve boyutu seçilir. Buna göre, tek bir ölçüm seti tekrar tekrar çok biyolojik-ilgili pozisyonlarda ve ölçeklerde malzeme ile ışık etkileşimi farklı yönlerini keşfetmek için yazılım analiz edilebilir. Diseksiyon ortadan kaldırarak ve tüm tüy ölçerek, bizim protokol doğal bağlam ve, kurucu milli ölçekli elemanları arasında ışığın etkileşimleri olan fonksiyonu koruyarak, sağlam tüy kanat morfolojisi bırakarak avantajına sahiptir. Organizma s ışık saçılmasıtructure çok boyutlu ve ölçmek zordur. Ölçülen 6D ışık saçılması olarak henüz herhangi bir tekil aletle ölçekli bir hiyerarşi içinde belirli morfolojisi isnat edilemez. Ama biz bu peşinde önemli bir adım yaptık. , Örnekleme yansıma portal kullanarak yazılım büyük veri hacimleri keşfetmek ve grafiksel veri alt kümeleri görselleştirme - - Biz üç tamamlayıcı yöntemler kapsayan bir araç geliştirdik aşağı için, bir malzeme üzerinde herhangi bir noktada 6D ışık saçılması ölçmek için yeteneğimizi genişletmek için milli ölçekli. Bizim gibi protokoller istihdam edilmektedir olarak, biyologlar gelişme birden ölçeklerde yönlü ve mekansal-değişen özellikleri ve ilgili yapısal uyarlamalar sayısız belirleyecektir tahmin. Bizim araçlarını kullanarak biz milli ölçekli yapıların yönlü ve mekansal ifade sinyal potansiyel karakterize yapan ve uyum sonuçları ışık tutacak umuyoruz. Biz gibi sorular, bir dizi ele: bir deny tüy ince çaplı elemanları veya ağır ölçekli bölgelerde güçlü yansıtan gözlem noktası, verilen? Nasıl ince çaplı elemanları yönünü dağınık ışık yönünü etkiliyor? Ne morfolojik koşulları yanardöner süs bir payetli ışıltı vs bir saten parlak üretmek? Bazı türler diğerlerinden daha yanardönerlik gözlem için daha geniş &quot;pencere&quot; üretmek mi? Bu sorular kuşlar ve tüyleri konusunda değil, aynı zamanda sinyalizasyon, kamuflaj, ya da başka nedenlerle belirli bir yüzey görünümü gelişmiştir diğer organizmalar hakkında istenebilir.

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

Işık mekansal ölçeklerde çeşitli bir organizmanın deri ile etkileşime girer. Bir yanardöner kuş Örneğin: nano ölçekli yapıları renk üretmek; barbuslar ve barbulların mili ölçekli yapısı büyük ölçüde yansıyan ışığın yönlü desen belirler ve üst üste, kavisli tüy makro ölçekli mekansal yapısı ile, bu yönlü etkiler yaratmak görsel doku. Organizmanın vücudunda ve hangi bakış açılarından ve ne aydınlatma altında, yanardöner renkleri görülür nerede Milli ölçekli ve makro ölçekli etkilerinin belirlenmesi. Böylece, bir sinek kuşu yanardöner boğazından parlak renk son derece yönlü flaş yetersiz tek başına nano ölçekli yapısı ile açıklanabilir ve sorular kalır. Belirli bir gözlem noktasından, hangi tüy mili ölçekli elemanları güçlü yansıtacak şekilde odaklı? Bazı türler diğerlerinden daha yanardönerlik gözlem için daha geniş &quot;pencere&quot; üretmek mi? Bu ve benzeri sorular may sinyalizasyon, kamuflaj, ya da başka nedenlerle belirli bir yüzey görünümü gelişmiştir herhangi organizmalar hakkında sorulabilir. Tüyler ışık saçılma yönlü desen çalışması, ve kuşun milli ölçekli morfolojisi ile olan ilişkisini için, biz aydınlatma değişen ve yön görüntüleme ile alınan birçok yüksek çözünürlüklü fotoğraflar kullanarak biyolojik maddeler saçılan ışık ölçmek için bir protokol geliştirdi. Biz yön bir fonksiyonu olarak dağınık ışık ölçmek yana, o tüy saçılan ışık yönlü dağıtımında karakteristik özelliklerini gözlemleyebilirsiniz ve barbuslar ve barballara bizim görüntülerde çözümlenir çünkü, biz açıkça bu farklı için yön özellikleri özellik olabilir mili ölçekli yapılar. Numunenin sağlam tutmak doğada görülen brüt ölçekli saçılma davranış korur. Burada anlatılan yöntemi mekansal-ve yönlü-va analiz etmek için genel bir protokol sunarbirden fazla yapısal ölçeklerde karmaşık biyolojik malzemelerden ışık saçılması rying.

Bizim protokol birincil ölçümü (Şekil 1&#39;de rutin I) yüzeye normal bir kamera yönü sabit ve sadece ışık taşındı. Karşılıklılık ilkesine ışık saçılması yapışır olduğundan, sonuç yarımkürede ya da tam tersi üzerinde ışık hareket ederken biz kamera sabit tutmak olsun aynıdır. Biz kamera veya ışık ya düzeltmek zaman, tam 4 boyutlu yön seti undersampled edilir. Saçılma davranış bir dolgun resim birincil ölçüm aksine, ışık ve kamera hem yüzey normal ve yön çokluğu uzak taşındığında, görülmektedir. İdeal olarak, simetrik bir veri seti elde etmek için, pek çok kamera yönden gelen ışığın yönde sayısı kadar bile çok ışık saçılması ölçebilir. Uygulamada, bu çok fazla maruz gerektirir. Bizim tecrübelerimize göre, kamera birkaç kez assu hareket ettirerek farklı görüntüleme konumları hakkında yeterli bilgi elde edebilirsinizming 180 yüzey Normal hakkında ° dönme simetrisi. Ikincil ölçüm aşamasında, biz yarımkürede üzerinde ve başucu 18,19 (Şekil 1&#39;de Rutin II.A) 60 ° içinde dağıtılan 7 görüntüleme yönden ölçümleri satın aldı. Bu kağıt rakamlar, biz Lamprotornis purpureus (Mor Parlak Starling), yanardöner parlak ve anizotropik olduğu yansıma (Şekil 5) bir tüy ölçülen temsilcisi verileri gösterir. 7 bakış açıları her birinde, yansıyan ışık yarımkürede olay aydınlatma yönden yüzlerce toplanır. Yönergeleri tüy merkez ekseni (Şekil 4 tüy resim) dikey olarak odaklı bir dar bant oluşturur. {0 °, 0 ve de görüldüğü gibi tüy yüzeyine dik bakıldığında yanardönerlik renk kayması ince (normal durum da mavimsi-yeşil ve otlatma sıklığı da yeşilimsi-mavi) &#39;dirg; Şekil 5} RGB arsa. Görüş açısı yaklaşımlar otlatma gibi, görüntüleme yönü ve otlatma olay yönleri arasındaki açıları görüldüğü gibi daha çarpıcı bir renk kayması (mavimsi-yeşil olay ve görüş açılarında arasında 240 ° 0 ° ve kırmızı at) yol açan, maksimize edilir {60 °, 0 °} Şekil 5&#39;te RGB arsa. Biz 1 boyuta hareketlerini kısıtlamak zaman çok daha ince açısal çözünürlükte ışık ve kamera adım gelemez. Şekil 6 L. yansıma en kromatiklik gösterir olay ve görüntüleme yön distal barbule boyuna eksenine dik olan aynasal grup içeren düzleminde olay ve görüntüleme yön arasındaki açının bir fonksiyonu olarak purpureus tüyleri. Kromatiklik uzayda yanardöner renk yay gibi, renk mavimsi-yeşil mor geçer. Mekansal değişken<html> yönlü yansıma lenmesi görünür olduğu farklı (X, Y) kabuklarıyla farklı mili ölçekli yapılara karşılık koordinatları. L. durumda purpureus sadece bir yapı - distal barbule - bölgenin en üzerinde görülebilir. Buna karşılık, C. cupreus, üç mili ölçekli yapılar - rami barballara distal ve proksimal barballara - açıkça veri ayırt edilmiştir, biz tüy gelen bu yansıma gözlemleyebiliriz (Şekil 8), her yapının uzunlamasına eksenine göre yönlendirilmiştir . <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig1.jpg" /> Şekil 1. Bu şematik genel bakış iki montaj yöntemleri, küresel portal koordinat sistemi, satın alma numune alma ve kendi sonuçlarını türleri gösteriyor.<html> / Ftp_upload/50254/50254fig1large.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; büyük rakam görmek için buraya tıklayın. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/50254/50254fig2.jpg" /> Şekil 2. Basık tüy hedefleri bir halka ile çevrili bir metal plaka bir diyafram ile görülebilir. Bir küresel portal birden fazla olay aydınlatma ve görüş açılarında bir tüy ışık saçılması ölçmek için ortaya olabilir. L = Hafif kolu (enlem). C = Kamera kolu (enlem). B = Kamera Bankası (boylam). T = Turntable (boylam). F = Tüy. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/50254/50254fig3.jpg" /> Şekil 3,. Ortalama yönlü saçılma tüy kanatlı bir nokta, çizgi veya dikdörtgen bölgesinden bilgisayarlı olabilir. p_upload/50254/50254fig4highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50254/50254fig4.jpg &quot;/&gt; Şekil 4. Fonksiyonları komplo (R * = Yansıtma, T * = Geçirgenlik, P * = Üst, F * = Ön, S * = Side, A * = Keyfi) ve renk şemaları (* 1 = Işık, * 2 = RGB yönlü saçılma örneği , * 3 = Kromatik). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig4large.jpg" target="_blank">büyük rakam görmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 5," fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig5.jpg" /> Şekil 5,. Parlaklık (üstte) ve (yükseklik açısı, azimut açısı) koordinat çiftleri bakıldığında yönde kosinüs uzayda yarım küre yansıma RGB renk (alt): {0 °, 0 °}, {30 °, 0 °}, { 30 °, 90 °}, {60 °, 0 °}, {60 °, 45 °}, {60 °, 90 °} ve {60 °, 135 °}. yansıma olduğunu<html> Bir tertial L. yan kanadın bir 25 x 25 piksel dikdörtgen bölge ortalama purpureus (Mor Parlak Starling) tüy. Kırmızı oklar kamera yönleri temsil eder. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig5large.jpg" target="_blank">büyük rakam görmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 6," fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig6.jpg" /> 6 Şekil. Olay aydınlatma ve görüş açılarında arasındaki yarı açısının bir fonksiyonu olarak yansıtma kromatiklik:. Büyütülmüş bölge ile CIE 1.976 Tekdüzen Kromatik Ölçekler (USC) <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig6large.jpg" target="_blank">büyük rakam görmek için buraya tıklayın</a> . / &quot;Src =&quot; / files/ftp_upload/50254/50254fig7.jpg &quot;50254/50254fig7highres.jpg /&gt; Şekil 7. Olay aydınlatma ve görüntüleme yön arasındaki açının bir fonksiyonu olarak, yansıtma, (kırmızı) ve dikey distal barbule bölgesinin (gölgeli) uzunlamasına eksenine düzlemi içinde: (A) hakim dalga boyunun, (B) Yüzde renk, (Cı ) Yüzde parlaklık. komplo renkli gölgelendirme bir yansıma en RGB renk olduğunu. Negatif dalga boyu değerleri olmayan spektral mor üçgeninde renklerini temsil eder. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig7large.jpg" target="_blank">büyük rakam görmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 8," fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig8.jpg" /> Şekil 8. C. iki komşu rami arasında distal barballara ve proksimal barbulların Ortalama yönlü yansıma cupreus (AfRikolu Zümrüt Cuckoo). <img alt="Şekil 9," fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig9.jpg" /> 9 Şekil. Portal lamba ile aydınlatılan (A) Sigara doğrultulmuş görüntü, fotoğraf makinesi flaş ile aydınlatılan (B) doğrultulmuş görüntü, (C) ilgin-dönüştürülmüş, flaş aydınlatmalı görüntü, derinliği içinde (D) Kimlikleri kabul edilebilir keskin hedeflere Filtre hedef aday alanı, (E) Rektifiye lamba aydınlatmalı görüntü, (F) Döndürülmüş tüy kırpılmış ve maskeli, yukarı ucu. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig9large.jpg" target="_blank">büyük rakam görmek için buraya tıklayın</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

Biz yapısal karmaşık malzemelerden dağınık ışık yönünde mekansal değişimi örnekleme için bir tahribatsız yöntem mevcut. Aynı anda yüksek çözünürlüklü görüntüleme ince ölçekli yönlü katkıları çekerken malzeme sağlam tutarak, biz, brüt ölçekli saçılma davranışı korumak. Sonuçlar biyolojik-ilgili pozisyonlarda ve ölçeklerde yazılım görüntülendi.

Biyolojik materyalden mekansal-ve Yönde-değişen ışık saçılımı Ölçme

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

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

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

1-2 Düzlem Flow-Küçük Açı Nötron Saçılma kullanma Malzeme Mikroyapı altında Akış Ölçme

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

Nötron Spin Echo'nun Kullanılması, Organik Güneş Hücresi Malzemelerini Araştırmak İçin Otlatma İnsidansını Dağıtmayı Çözdü

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

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

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

Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler

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

Işık saçılma Profiler (SLPS) Tabanlı Metodoloji İntraoküler Lenslerden İleri ve Geri Işık Saçılımını Kantitatif Olarak Değerlendirmek İçin Tarama

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

Yüksek hızda sürekli uyarılan Brillouin saçılma Spektrometre için malzeme analizi

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

Uyarma ve oranları arasında ışık Emitters ve yüzey Plasmon Polaritons kaplin belirlenmesi

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

Sinkrotron x-ışını Microdiffraction ve Mineral ve kaya örneklerini floresans görüntüleme

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

Su Strider bacak yukarı PVDF Film algılayıcı tarafından atlama üzerinde hareket dinamik güç ölçümü

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, ...