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浅谈植物标本数字化技术及其应用

发布日期:2021-04-09 16:52:43浏览量:38

植物标本是植物学家长期从事科研活动的积累和人类自然遗产的永久记录之一,是研究物种的分布及其历史、现状、系统演化的证据[1]。植物标本馆是收集和保存植物标本的场所[2]。在过去,科研工作者需要根据不同目的亲自到各个标本馆查阅相关标本。随着计算机技术及网络信息技术的快速发展,使标本馆标本的信息化及共享化成为可能。由科技部“国家科技基础条件平台”项目资助的“中国数字植物标本馆(CVH)”网站的上线,为不同需求的用户提供标本数据查询和数据共享服务,其参与建设单位包括中国科学院和地方科学院及一些大学的标本馆,基本上包含了我国主要和重要的标本馆,共享了超过1/3的全国植物标本量[3]。如今,数字植物标本馆建设已经成为大多数标本馆日常工作不可或缺的部分[4]。
2 植物标本数字化技术流程
2.1 标本的准备
进入数字化环节的标本应为植物腊叶标本,它是将带有花、果的植物压平、干燥、定型,固定在台纸上的一类兼具科研和科普展示用途的植物标本。标本需符合“三有标本”原则,即需是有花果、有采集信息和有学名的标本。
有花果:种子植物标本要带有花或果(种子),蕨类植物要有孢子囊群,苔藓植物要有孢蒴,以及其它有重要形态鉴别特征的部分。
有采集信息:台纸上贴有采集记录签、标本上挂有号牌。标本自身信息完整,采集记录签上要至少写有采集人、采集号、采集日期(年月日)、采集地(国家、省份、区县、小地点)、生境、海拔、经纬度和植物性状描述(花、果、植物高度、颜色等),号牌上的采集人、采集号、采集日期要与采集记录签记录一致。
有学名:所有数字化标本需由植物学工作者进行分类鉴定,并保证绝大多数标本鉴定到种的水平,鉴定签上写有植物拉丁学名、鉴定人和鉴定时间。
2.2 拍摄的准备
在标本台纸适当位置粘贴条形码。条形码由标本馆馆代码和一长串数字组成,是每份植物标本的身份证,也是数字化平台用于标本管理、查找的有效编码。条形码要求打印清晰、粘贴牢固不脱落。
基础拍摄设备包括翻拍架,摄影灯、单反数码相机和与相机连接的电脑。拍摄标本必须使用2000万像素及以上的数码相机,以保证标本照片尺寸在5184×3456=1800万像素或以上。需在标本台纸上放置用于白平衡调试及后期色彩比对调节的色卡和用于标定影像内植物形态性状尺寸的标尺,两者的摆放位置以不遮挡标本为宜,且位置相对固定。
2.3 标本拍摄
标本图像的获取是标本数字化中的关键步骤,方便不同人在不同地点远距离查阅标本,其影像信息在数字化平台的构建中具有重要价值。标本拍摄工作主要包括翻拍架、灯光、相机的布设、相机与电脑的连接、相机调试、批量翻拍及照片后期处理等一系列步骤。
翻拍架能够保证相机的承重和稳定性,并且具有足够的悬臂高度和稳定的相机高度调节摇臂,使相机每次固定后不会轻易位移,降低震动带来的拍摄影响。灯光的布设以标本能接受四周均匀并且足够的光照为原则,翻拍台周围尽可能避免多余反光物和外來光源,以避免标本的受光不均匀。为了增加标本的拍摄效率,通常需要将相机与电脑连接,使拍摄数据即时传至电脑,也使得电脑能够控制相机的工作。
每份数字化标本至少拍摄一张照片,需覆盖标本本身和各类标签。实施者应珍惜每一份标本,不能使标本受到任何不必要的损坏。所摄照片要求成像清晰、白平衡准确、色彩自然,亮度、景深和对比度适合。
标本画面的清晰度指在百分之百画面放大的情况下对标本实物的解析度,在拍摄植物标本时,正确对焦对展示植物标本的各部分细节及层次、拍摄主体的清晰度至关重要。白平衡参数设置是对拍摄画面颜色色彩的一种控制模式,在标本翻拍中,通过正确的白平衡模式能够使拍摄出来的对象本色在最大程度上获得还原。色彩是照片画面所呈现的整体颜色,所拍摄的标本色彩应尽可能忠实于标本实物自身的颜色。亮度是画面的曝光程度,画面过暗或者过亮都会影响标本细节在照片上的展现。对比度指所拍摄对象的明暗对比关系,过低或者过高都会导致标本细节不清、画面整体不协调,合适的对比度对一些颜色过浅或者过深的高反差标本极为重要。景深指的是所拍摄图像清晰的前后距离,在拍摄具有凹凸高低特点的标本时,应利用景深控制尽可能将标本前后上下的细节清晰展现。
后期处理的内容为照片的裁剪和命名。裁剪是将照片里多出台纸的部分进行的裁剪,要求每一张照片只留下覆盖整份标本的图像。每一份标本照片的命名要求格式统一,格式均为馆代码+条形码号。

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