就像在家中,人们在秋天收集、晾干和压制落叶一样,虽然规模小,但科学界也有类似的做法——尽管水平截然不同,所需投入也大得多:在植物标本馆中,植物或植物部分被收集起来,并附上其名称、采集者和发现地点。这类藏品的一个作用是将被存档的植物与仍在生长的其他植物进行比较。在植物学中,植物标本馆扮演着尤其重要的角色,但其他学科,例如考古学,也能从中受益。此外,这类藏品还能为非专业人士提供激动人心的见解,并为他们认识植物界提供指导。无论是出于科学目的,还是仅仅出于“纯粹”的爱好者兴趣——当植物标本馆数字化后,广大公众就能同时、轻松地访问一个巨大的数据库,其中包含高还原度的图像和相关信息。
满足最高要求的卓越技术
图林根耶拿大学及州立图书馆(ThULB)目前正在进行一个类似的数字化项目。这里正在对豪斯克内希特植物标本馆 (JE) (https://www.thulb.uni-jena.de/thulb/standorte/herbarium-haussknecht)的庞大藏品(约400万份植物凭证)进行数字化。该藏品以药剂师兼植物学家卡尔·豪斯克内希特(Carl Haussknecht,1838-1903)的名字命名,他于1896年为此奠定了基础。豪斯克内希特植物标本馆 (JE) 除了收集干燥植物和其他植物标本外,还拥有一座重要的植物学专业图书馆以及一份植物学史档案。数字化的植物凭证将通过虚拟植物标本馆 (https://www.herbarium.uni-jena.de/32/virtuelles-herbarium) 向公众开放。
得益于图林根州教育、科学和文化部的慷慨资助,ThULB与耶拿森肯贝格植物多样性研究所(SIP)合作,购置了我们的高性能扫描仪book2net Archive Pro A2+,以专门扩展植物标本数字化的可能性。
book2net Archive Pro 配备了我们的M150 摄像头,其中首次应用了全新的“焦点堆叠工具”(Focus-Stacking-Tool)。其背后隐藏着一种精妙的方法,旨在以高还原度和绝对清晰度呈现待数字化凭证的每一个区域。
要获得高分辨率的、按比例且清晰的图像,同时确保整个拍摄区域的景深一致,理想的前提是平坦的拍摄表面。
然而,植物或其部分,例如花朵,并非完全平坦,而是具有三维结构。用玻璃板将这些珍贵的原件“压平”是不可想象的,因此,为了获得具有超凡景深的图像,这里采用了焦点堆叠(Focus Stacking)技术,也称为景深堆叠(Tiefenschärfestacking)或分层拍摄法(Schichtaufnahmeverfahren)。
全新的焦点堆叠工具
焦点堆叠(Focus Stacking)是一种最大化图像景深的方法。该方法在极短时间内对同一物体进行多次拍摄,每次拍摄时焦点都略微移动。这样,每次拍摄都能逐步精确捕捉到一个新的、非常小的区域。随后,这些照片通过软件“堆叠”起来,即进行组合,确保每张照片中只有清晰的区域被整合到最终图像中。最终得到一张细节丰富、全程清晰的图像。
我们提供两种实现方法:一种是通过将相机在滑轨上移动到新位置来改变焦平面,同时滑轨上的牢固固定可防止任何位移或畸变;另一种是通过马达对镜头和焦点设置进行控制。在这两种情况下,都可以通过我们扫描软件中的预设对过程进行精确编程。最终获得令人难以置信的锐利图像,细节异常丰富,可为科学分析和比较提供新信息,对普通人而言也是真正的视觉享受。
然而,焦点堆叠不仅是数字化植物标本的理想解决方案,它也适用于所有具有三维结构且需要仔细观察其细节的藏品:无论是昆虫、硬币、陶器碎片、纺织品残片等等——其应用可能性几乎没有限制。
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