Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

国の科学者 - デジタルスキャナで科学をする

この生きているトンボは、段ボールのシートに切られた開口部の中にそれを置くことによってスキャンされました。

映画からデジタルカメラへの移行は、アマチュア科学者が自分の画像を保存、分析、カタログ化、および公開する方法に大きな影響を与えました。デジタルカメラとパーソナルコンピュータは、アマチュア科学者用キットの中で最も重要なツールの1つです。

対象が二次元の場合、フラットベッドデジタルスキャナもイメージング科学において大きな役割を果たすことができる。それらは葉、トンボ、蝶、年輪の切片、土のサンプル、および他の多くの主題の高解像度画像を作るのに理想的です。

スキャンの長所と短所

スキャナーは独自の光源を備えているため、実質的に影のない照明はデジタルスキャナーの大きな利点です。もう1つの利点は、スキャナーがカメラのレンズによる歪みの影響を受けないことです。スキャナは比較的安価であり、ここに記載されている科学的役割以外にも多くの用途に使用できます。

それらの二次元の制限に加えて、スキャナーの主な欠点は、スキャンされているオブジェクトがスキャナーの画像平面内に収まらなければならないということです。スキャナはデジタルカメラよりもはるかに大きいです。

背景色

私がスキャンしたほとんどのオブジェクトは、白い背景で最もよく見えました。私のスキャナー(HP Scanjet 3970)には35 mmのスライドスキャナースロットが蓋に組み込まれているので、スキャン対象の物体を遮られない背景で覆う必要があります。 2〜3枚の白い20ポンド紙でうまくいきます。

明るい色のオブジェクトは、一般的なスキャナーのふたの白い背景に対してスキャンすると、見えにくくなります。明るい色の物とのコントラストを出すには、ふたを閉める前に、黒い紙をスキャンする物の上に置きます。あなたは特殊効果のために様々な色を使うことができます。

トンボをスキャンする方法

何年もの間、私はトンボとスズメをそれらの後ろに静かにこっそりと撮ってきました。練習すれば、種によっては数インチ以内に入ることが可能です。このような実世界の画像は重要ですが、テキサス州スティーブンビルにあるTexas AgriLifeリサーチ&エクステンションセンターの昆虫学者Forrest MitchellとJames L. Lasswellは、デジタルスキャンを使って、多くのトンボやスズメの上面図と側面図の印象的なライブラリを作成しました。 。

Digital Dragonfliesの画像は、スキャン中に標本を静止させるために冷蔵庫で各標本を冷却することによって作成されました。その後、昆虫はスキャナーのガラスベッドの上に裏返して置かれました。それらはマウスパッドで切り取られた10cm×12cmの長方形の中に入れることでスキャナーのふたで押しつぶされないように保護されていました(詳細は彼らのウェブサイトを見てください)。マウスパッドによるアプローチがおそらく最善ですが、私は普通の段ボールを使ってもうまくいくことを発見しました。

私のトンボをスキャンした経験に基づいて、蝶や蛾もスキャンすることができるように思われるでしょう。テキサス中部では、深刻な干ばつによってバタフライの個体数が減りました。蝶が戻ったらすぐにこの方法を試します。

化石とアーティファクト

平坦な表面を有する化石およびアーティファクトは容易にスキャンされる。たとえば、三葉虫の化石をスキャンしたところ、良い結果が得られました。生物が休んでいた泥(今は頁岩)の中の波紋さえも捕らえられました。

何年も前に私は私たちの土地に接する小川の砂利の底にフリントアーティファクトを見つけました。アーティファクトは、両側が非常に平坦なフリントスクレーパーです。白い背景に対して簡単にスキャンされました。フリントの矢じりと槍の先もスキャンできます。

植物

多くの種類の植物の葉は白い背景に対して簡単にスキャンされます。

リーフスキャンの主な制限は、スキャナーのベッドによるサイズ制限です。

最良の結果を得るためには、採取後できるだけ早く植物サンプルをスキャンしてください。それができない場合は、サンプルを涼しい場所に保存するか、またはステムを水に浸してください。葉にワックスが塗られている場合があるので、スキャン後は必ずスキャナーのガラスベッドを掃除してください。

スキャンされた葉の色は実物には見えないかもしれません。そうでない場合は、写真処理プログラムを使用して色を修正できます。これを実現する最善の方法は、実際のサンプルをモニタの横に置き、サンプルの色と一致するまで画像の色を調整することです。

羽毛

ほとんどのフライトとテールの羽毛は簡単にスキャンできますが、白い羽毛と白い羽毛の羽毛は暗い背景が必要です。たとえば、私はかつてフラミンゴの羽をスキャンしました。羽の上半分はピンク色で、きれいにスキャンされました。羽の下の部分は白だったので、白い背景に対してはほとんど見えませんでした。黒い紙をその上に置くと羽全体が見えた。

土砂

土壌や砂のサンプルは簡単にスキャンできます。明るい色のサンプルは黒い背景が必要です。このようなスキャンは、同じ照明条件下で異なる標本を比較することを可能にするため、土壌科学にとって重要です。

すべてのスキャンと同様に、スキャンした土壌や砂のサンプルの色を調整する必要があるかもしれません。たとえば、淡い色の砂のサンプルを3か所からスキャンしたとき(図G)、裸眼で最も白く見えた砂は、スキャンしたときの白さほどではありませんでした。

水は土と砂の色をかなり変化させることがあり、スキャナーは湿ったサンプルと乾いたサンプルの両方を同時にスキャンすることを可能にします。

ツリーリング

MAKE第19巻では、ImageJの写真解析ソフトウェアで解析できるように、木の幹や枝の年輪をスキャンする方法を説明しました。簡単に言うと、鋭い、細かい歯のあるのこぎりを使って枝や幹から切片を切ります。切片の露出面を100グリットの紙、続いて220グリットの紙でサンディングする。最終研磨は400または600グリットの紙で作られています。

緑色に切断された木材は、研磨する前に少なくとも1日は乾燥させてください。スキャンするサンプルの表面を湿らせることで、リングの外観を向上させることができます。

微生物培養

細菌やカビの培養はデジタルスキャンで簡単に保存できます。私の娘サラがユカタン半島からテキサスに到着したバイオマスの煙の中で生きている微生物を発見したのは、煙のある日とない日にペトリフィルム(3M製)を外気にさらすことによって可能になりました。

(サラA.ミムズおよびフォレストM.ミムズ3世、真菌胞子はバイオマス火災からの煙の中で長距離輸送されている、記事を参照のこと、Atmospheric Environment 38、651–655、2004、makezine.com/go/smokespores。)

彼女の発見を確認するために、サラはペトリフィルムを燃えている草からの煙と近くのきれいな空気にさらした。きれいな空気にさらされたフィルムはほんの少しのバクテリアとカビのコロニーを持っていた。煙にさらされた人々は何十ものコロニー - さらに燃やされた草からの黒い灰 - を持っていた。これらのフィルムのスキャンはバイオマス煙中の微生物の存在の説得力のある証拠を提供した。

メモ、スケッチ、そして絵

フィールドノートやスケッチを簡単にスキャンして、Webに投稿したり、友達に送ったり、単にバックアップをとることができます。

私の野心は、私が1988年5月から太陽と空のデータを記録したすべての私の出張ノートと写真スライドと印刷物と何千ものログシートをスキャンすることです。これは少なくとも10GBの記憶装置を必要とする大きな雑用になるでしょう。しかし、コレクション全体が、数枚の重いファイルキャビネットの引き出しの代わりに小さなフラッシュドライブに収まるでしょう。

もっと遠く行く

標本によっては、スキャンした画像にスケールを含めると効果があります。スケールが完全にまっすぐでない場合は、写真処理プログラムで画像をまっすぐにすることができます。

スキャンした画像を分析するには、無料の強力なImageJソフトウェア(rsbweb.nih.gov / ijからダウンロード)を使用できます。 (ImageJの使い方の詳細については、MAKE第18巻の私のコラムを参照してください。)

最後に、文書や写真のコピーを作成することをはるかに超えたデジタルスキャナ用の多くの科学以外のアプリケーションがあります。たとえば、切手や硬貨のコレクターは、自分のコレクションを簡単にデジタル化できます。

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