Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Cientista do país - fazendo ciência com um scanner digital

Esta libélula viva foi escaneada, colocando-a dentro de um corte de abertura em uma folha de papelão ondulado.

A transição do filme para as câmeras digitais causou um enorme impacto em como os cientistas amadores podem salvar, analisar, catalogar e publicar suas imagens. É seguro dizer que as câmeras digitais e os computadores pessoais estão entre as ferramentas mais importantes no kit do cientista amador.

Quando o assunto é bidimensional, os scanners digitais de mesa também podem desempenhar um papel importante na ciência da imagem. Eles são ideais para fazer imagens de alta resolução de folhas, libélulas, borboletas, seções de anéis de árvores, amostras de solo e muitos outros assuntos.

Vantagens e desvantagens da digitalização

A iluminação praticamente livre de sombras é a principal vantagem de um scanner digital, pois o scanner fornece sua própria fonte de luz. Outra vantagem é que os scanners não sofrem as distorções causadas pelas lentes das câmeras. Os scanners são relativamente baratos e podem ser usados ​​para muitas aplicações além das funções científicas descritas aqui.

Além de sua limitação de duas dimensões, uma grande desvantagem dos scanners é que os objetos que estão sendo digitalizados devem caber dentro do plano de imagens do scanner. Os scanners também são muito maiores que as câmeras digitais.

Cor de fundo

A maioria dos objetos que digitalizei ficou melhor com um fundo branco. Como meu scanner (HP Scanjet 3970) possui um slot para scanner de 35 mm incorporado na tampa, é necessário cobrir o objeto sendo digitalizado com um fundo ininterrupto. Duas ou três folhas de papel branco de 20 libras funcionam bem.

Objetos de cores claras não são facilmente visíveis quando digitalizados contra o fundo branco de uma tampa típica do scanner. Para fornecer contraste com objetos de cores claras, coloque papel de construção preto sobre o objeto que está sendo digitalizado antes de fechar a tampa. Você pode usar várias cores para efeitos especiais.

Como escanear libélulas

Por anos eu tenho fotografado libélulas e libelinhas silenciosamente por trás deles. Com a prática, é possível chegar a alguns centímetros de algumas espécies. Enquanto imagens do mundo real como essas são importantes, os entomologistas Forrest Mitchell e James L. Lasswell do Centro de Pesquisa e Extensão AgriLife do Texas em Stephenville, Texas, usaram a digitalização digital para criar uma biblioteca impressionante de vistas superiores e laterais de muitas libélulas e libelinhas. .

As imagens em Libélulas Digitais foram feitas resfriando cada amostra em uma geladeira para mantê-la imóvel enquanto estava sendo escaneada. Os insetos foram colocados de cabeça para baixo na cama de vidro do scanner. Eles foram protegidos de serem esmagados pela tampa do scanner, colocando-os dentro de um retângulo de 10cm x 12cm cortado em um mouse pad (consulte o site deles para obter detalhes). A abordagem do mouse pad é provavelmente a melhor, mas eu descobri que o papelão ondulado comum também funciona.

Com base na minha experiência de varredura de libélulas, parece que borboletas e mariposas também poderiam ser escaneadas. Uma seca severa cortou a população de borboletas no centro do Texas, e vou tentar este método assim que as borboletas retornarem.

Fósseis e Artefatos

Fósseis e artefatos com uma superfície plana são facilmente digitalizados. Por exemplo, escaneei o fóssil de um trilobita com bons resultados. Mesmo marcas de ondulação na lama (agora xisto) em que a criatura estava descansando foram capturadas.

Anos atrás eu encontrei um artefato de sílex no fundo de cascalho do riacho que faz fronteira com a nossa terra. O artefato é um raspador de sílex que é muito plano em ambos os lados e foi facilmente digitalizado contra um fundo branco. Setas de flecha e pontas de lança também podem ser escaneadas.

Plantas

As folhas de muitos tipos de plantas são facilmente digitalizadas contra um fundo branco.

A principal limitação da digitalização de folhas é a restrição de tamanho representada pela cama do scanner.

Para obter melhores resultados, digitalize as amostras da planta o mais rápido possível depois de coletá-las. Se isso não for possível, preserve a amostra em um local fresco ou mergulhe a haste na água. As folhas podem ser revestidas com cera, portanto, certifique-se de limpar a cama de vidro do scanner após a digitalização.

A cor das folhas digitalizadas pode não parecer verdadeira. Caso contrário, você pode usar um programa de processamento de fotos para corrigir a cor. Descobri que a melhor maneira de conseguir isso é manter a amostra real ao lado do monitor e ajustar a cor da imagem até que corresponda à da amostra.

Penas

A maioria das penas de vôo e cauda são facilmente digitalizadas, mas as penas brancas e as brancas com fundo branco exigem um fundo escuro. Por exemplo, uma vez eu escaneei uma pena de flamingo. A metade superior da pena era rosa e escaneou bem. Como a parte inferior da pena era branca, quase não era visível contra o fundo branco. Toda a pena era visível quando uma folha de papel preto foi colocada sobre ela.

Solo e Areia

Amostras de solo e areia são facilmente digitalizadas. Amostras de cores claras requerem um fundo preto. Varreduras como essa são importantes para a ciência do solo, uma vez que permitem comparar diferentes espécimes sob condições de iluminação idênticas.

Como em todos os scans, as cores das amostras digitalizadas de solo e areia podem precisar ser ajustadas. Por exemplo, quando escaneei amostras de areia clara de três locais (Figura G), a areia que parecia mais clara a olho nu não era branca quando escaneada.

A água pode fazer com que a cor do solo e da areia mude sensivelmente, e um scanner permite que as amostras molhadas e secas sejam escaneadas simultaneamente.

Anéis de árvore

Em MAKE, Volume 19, descrevi como digitalizar os anéis de crescimento anuais em troncos e galhos de árvores para que eles possam ser analisados ​​com o software ImageJ Photo Analysis. Resumidamente, use uma serra de madeira afiada de dentes finos para cortar seções de galhos e troncos. Lixe a face exposta de uma seção com papel 100 grit seguido de 220 grit. O polimento final é feito com papel de granulação 400 ou 600.

A madeira cortada em verde deve secar por pelo menos um dia antes de lixar. Você pode melhorar a aparência dos anéis, umedecendo a face da amostra a ser digitalizada.

Culturas de Micróbio

Bactérias e culturas de bolor são facilmente salvas por digitalização digital. A descoberta de minha filha Sarah de micróbios vivos na fumaça da biomassa que chega ao Texas a partir da Península de Yucatán foi possível expondo Petrifilms (feita pela 3M) ao ar ambiente em dias com e sem fumaça.

(Veja o artigo: Sarah A. Mims e Forrest M. Mims III, Esporos de fungos são transportados por longas distâncias em fumaça de incêndios de biomassa, Atmospheric Environment 38, 651-655, 2004, makezine.com/go/smokespores.)

Para confirmar sua descoberta, Sarah expôs Petrifilms para fumar da grama queimada e para o ar limpo nas proximidades. Os filmes expostos ao ar limpo tinham apenas algumas bactérias e colônias de mofo. Aqueles expostos à fumaça tinham dezenas de colônias - além de cinzas negras da grama queimada. Varreduras desses filmes forneceram evidências persuasivas da presença de micróbios na fumaça da biomassa.

Notas, esboços e desenhos

Notas de campo e esboços podem ser facilmente digitalizados para postar na web ou enviar para amigos, ou simplesmente fornecer backup.

Minha ambição é escanear todos os meus cadernos de viagem de campo e slides e impressões fotográficos e as milhares de folhas de registro nas quais gravei dados do sol e do céu desde maio de 1988. Esta será uma grande tarefa que exigirá pelo menos 10 GB de armazenamento . Mas toda a coleção vai caber em uma pequena unidade flash em vez de um par de gavetas de arquivo pesado.

Indo além

Alguns espécimes se beneficiam da inclusão de uma escala na imagem digitalizada. Se a escala não for perfeita, você poderá endireitar a imagem em um programa de processamento de fotos.

Você pode usar o software ImageJ gratuito e poderoso (baixe-o em rsbweb.nih.gov/ij) para analisar suas imagens digitalizadas. (Veja minha coluna em MAKE, Volume 18, para detalhes sobre o uso do ImageJ.)

Finalmente, há muitos aplicativos não científicos para scanners digitais que vão muito além de fazer cópias de documentos e fotos. Por exemplo, colecionadores de selos e moedas podem facilmente digitalizar suas coleções.

Ação

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