25/08/19Nuair a bhaineann sé le híomhánna beachta agus iontaofa a ghabháil i dtaighde eolaíoch, braitheann cáilíocht do shonraí ar níos mó ná taifeach nó méid an braiteora amháin. Ceann de na méadrachtaí is tábhachtaí - ach a dhéantar neamhaird de uaireanta - is ea Cóimheas Comhartha-le-Torann (SNR). I gcórais íomháithe, cinneann SNR cé chomh soiléir is féidir leat an comhartha iarbhír (eolas úsáideach) a idirdhealú ó thorann nach dteastaíonn.
I bhfeidhmeanna íomháithe eolaíochta ar nós micreascópachta, réalteolaíochta, agus speictreascópachta, is féidir le droch-SNR an difríocht a dhéanamh idir sprioc lag a bhrath agus í a chailleadh go hiomlán. Scrúdaíonn an t-alt seo conas a shainmhínítear SNR, cén fáth a bhfuil sé tábhachtach, conas a théann sé i bhfeidhm ar chodarsnacht, agus conas ceamara eolaíochta a roghnú agus a bharrfheabhsú bunaithe ar an méadracht ríthábhachtach seo.
Cad is Cóimheas Comhartha-le-Torann ann agus Conas a Shainmhínítear é?
Is é an Cóimheas Comhartha le Torann (SNR) an beart is tábhachtaí ar cháilíocht ár n-íomhá, rud atá bunúsach i gcodarsnacht íomhá, agus is minic gurb é an fachtóir cinntitheach is úsáidí é i dtaobh an bhfuil ceamara íogair go leor do d'fheidhmchlár.
Díríonn iarrachtaí chun íogaireacht an cheamara a fheabhsú ar an gcomhartha bailithe a fheabhsú:
● Trí fheabhsuithe ar éifeachtúlacht chandamach nó méadú ar mhéid picteilín
● Foinsí torainn atá ag brath ar an gceamara a laghdú
Cuireann foinsí torainn le chéile, ach ag brath ar chúinsí is féidir le ceann amháin a bheith i réim, agus ba cheart díriú air agus iarracht á déanamh SNR a fheabhsú – trí shocruithe nó thus a bharrfheabhsú, nó trí uasghrádú a dhéanamh chuig foinsí solais, optaic agus ceamaraí níos fearr.
Is giorrúchán coitianta é cur síos a dhéanamh ar íomhánna i dtéarmaí cóimheas comhartha-le-torann aonair, mar shampla a mhaíomh go bhfuil SNR de '15' ag íomhá. Mar sin féin, mar is léir ón ainm, braitheann an cóimheas comhartha-le-torann ar an gcomhartha, a bheidh difriúil do gach picteilín ar ndóigh. Seo an rud a thugann ár n-íomhá dúinn.
De ghnáth, tagraíonn SNR íomhá do SNR an chomhartha buaice atá spéisiúil laistigh den íomhá. Mar shampla, bhainfí úsáid as déine an chomhartha buaice ó phicteilíní struchtúir atá spéisiúil laistigh den chill le haghaidh SNR ó íomhá de chealla fluaraiseacha ar chúlra dorcha.
Ní ionadaíoch é, mar shampla, meánluach a ghlacadh don SNR (Susbaint Ráithiúil, Uimhir Tharraingthe) don íomhá iomlán. I dteicnící amhail micreascópacht fhluaraiseachta ina mbíonn cúlra dorcha le fótóin nialasacha coitianta, bíonn SNR nialasach ag na picteilíní comhartha nialasacha seo. Dá bhrí sin, bheadh aon mheán trasna íomhá ag brath ar líon na bpicteilíní cúlra a bheadh le feiceáil.
Cén fáth go bhfuil SNR tábhachtach do cheamaraí eolaíochta
I íomháú eolaíoch, bíonn tionchar díreach ag SNR ar cé chomh maith agus is féidir leat sonraí laga a aithint, sonraí cainníochtúla a thomhas, agus torthaí a atáirgeadh.
●Soiléireacht Íomhá– Laghdaíonn SNR níos airde gráinneacht agus cuireann sé struchtúir mhíne i láthair.
●Cruinneas Sonraí– Laghdaíonn sé earráidí tomhais i dturgnaimh atá bunaithe ar dhéine.
●Feidhmíocht Íseal-Sholais– Riachtanach le haghaidh micreascópacht fluaraiseachta, réaltfhótagrafaíocht spéir dhomhain, agus speictreascópacht, áit a mbíonn comhaireamh fótón íseal go nádúrtha.
Cibé an bhfuil tú ag úsáid aceamara sCMOSI gcás íomháú ardluais nó CCD fuaraithe le haghaidh feidhmchlár nochta fada, cabhraíonn tuiscint ar SNR leat cothromaíocht a bhaint amach idir comhbhabhtálacha feidhmíochta.
Conas a bhíonn tionchar ag SNR ar chodarsnacht íomhá
Is éard atá i gcodarsnacht ná an difríocht choibhneasta i ndéine idir limistéir geala agus limistéir dhorcha íomhá. I gcás go leor feidhmchlár, is é codarsnacht mhaith íomhá laistigh de limistéir spéise an sprioc deiridh.
Tá go leor fachtóirí laistigh den ábhar íomháithe, an córas optúil agus na coinníollacha íomháithe arb iad na príomhfhachtóirí cinntitheacha iad maidir le codarsnacht íomhá, amhail cáilíocht an lionsa agus méid an tsolais chúlra.
●SNR Ard→ Deighilt shoiléir idir réigiúin gheala agus dorcha; bíonn na himill géar; fanann sonraí caolchúiseacha le feiceáil.
●SNR íseal→ Éiríonn ceantair dhorcha níos gile mar gheall ar thorann, éiríonn ceantair gheala níos doiléire, agus laghdaíonn codarsnacht fhoriomlán na híomhá.
Mar shampla, i micreascópacht fhluaraiseachta, is féidir le huimhir shuntasach íseal (SNR) sampla atá lagfhluaraiseach a chumasc leis an gcúlra, rud a fhágann nach bhfuil anailís chainníochtúil iontaofa. I réalteolaíocht, is féidir le réaltaí nó réaltraí laga imeacht go hiomlán i sonraí torannacha.
Mar sin féin, tá fachtóirí laistigh den cheamara féin freisin – is é an príomhfhachtóir an Cóimheas Comhartha le Torann. Ina theannta sin, agus go háirithe i solas íseal, imríonn scálú déine íomhá, an chaoi a dtaispeántar an íomhá ar an monatóir, ról mór i gcodarsnacht bhraithte na híomhá. Le torann ard i gceantair dhorcha den íomhá, is féidir le halgartaim uath-scálúcháin íomhá a gcuid íochtarach a shocrú ró-íseal ag picteilíní torannacha ísealluacha, agus an teorainn ard a mhéadú ag torann i bpicteilíní comhartha arda. Is é seo is cúis leis an gcuma liath 'nite amach' tréith d'íomhánna íseal-SNR. Is féidir codarsnacht níos fearr a fháil tríd an teorainn íochtarach a shocrú de réir fhritháireamh an cheamara.
Fachtóirí a mbíonn tionchar acu ar an SNR i gCeamaraí Eolaíochta
Bíonn tionchar ag roinnt paraiméadair dearaidh agus oibríochta ar shíntiús fuaime córais ceamara:
Teicneolaíocht Braiteoirí
● sCMOS – Comhcheanglaíonn sé torann íseal léitheoireachta agus rátaí fráma arda, rud atá oiriúnach d’íomháú dinimiciúil.
● CCD – Go stairiúil, bíonn torann íseal ar fáil i nochtadh fada, ach níos moille ná dearaí CMOS nua-aimseartha.
● EMCCD – Úsáideann sé aimpliú ar an sliseanna chun comharthaí laga a threisiú, ach is féidir leis torann iolraitheach a thabhairt isteach.
Méid Picteilín agus Fachtóir Líonadh
Bailíonn picteilíní níos mó níos mó fótón, rud a mhéadaíonn an comhartha agus dá bhrí sin an SNR.
Éifeachtúlacht Chandamach (QE)
Ciallaíonn QE níos airde go ndéantar níos mó fótón atá ag teacht isteach a thiontú ina leictreoin, rud a fheabhsaíonn an méid sintéise radhairc.
Aga nochta
Bailíonn nochtadh níos faide níos mó fótón, rud a mhéadaíonn an comhartha, ach féadfaidh sé torann an tsrutha dhorcha a mhéadú freisin.
Córais Fuaraithe
Laghdaíonn fuarú an sruth dorcha, rud a fheabhsaíonn SNR go suntasach le haghaidh nochtadh fada.
Optaic agus Soilsiú
Uasmhéadaíonn lionsaí ardchaighdeáin agus soilsiú cobhsaí gabháil comhartha agus laghdaíonn siad athraitheacht.
Samplaí de Luachanna SNR Buaic éagsúla
I gcás íomháithe, is minic a thagraíonn PSNR d'uasmhéid teoiriciúil i gcoibhneas le sáithiú picteilín. In ainneoin difríochtaí in ábhair íomháithe, i ndálaí íomháithe agus i dteicneolaíocht ceamara, i gcás ceamaraí eolaíochta traidisiúnta, is féidir cosúlachtaí a bheith ag íomhánna leis an gcóimheas comhartha-go-torann céanna. Is féidir leis an méid 'gráinneachta', an éagsúlacht ó fhráma go fráma, agus go pointe áirithe an codarsnacht, a bheith cosúil sna dálaí éagsúla seo. Dá bhrí sin, is féidir tuiscint a fháil ar luachanna SNR agus na dálaí agus na dúshláin éagsúla a bhaineann leo ó íomhánna ionadaíocha, amhail iad siúd a thaispeántar sa tábla.
NÓTA: Tugtar luachanna comhartha buaice i bhfótaileictreoin do gach ró i ngorm. Taispeántar gach íomhá le scálú uathoibríoch histeagraim, ag neamhaird (sáithiú) 0.35% de na picteilíní is gile agus is dorcha. Dhá cholún íomhá ar chlé: Íomháú bunaithe ar lionsa de sprioc tástála íomháithe. Ceithre cholún ar dheis: Ascaris gafa i bhfluoraiseacht le cuspóir micreascóip 10x. Chun na héagsúlachtaí fráma go fráma i luachanna picteilíní ag SNR níos ísle a léiriú, cuirtear trí fhráma as a chéile ar fáil.
Taispeántar íomhá de sprioc tástála atá bunaithe ar lionsa, mar aon le híomhá micreascópachta fluaraiseachta, chomh maith le radharc súmáilte den íomhá fluaraiseach a thaispeánann an t-athrú laistigh de 3 fhráma as a chéile. Tugtar an líon fótaileictreon buaic ag gach leibhéal comhartha freisin.
Taispeánann an figiúr seo a leanas leaganacha iomlána na n-íomhánna samplacha seo mar thagairt.
Íomhánna lánmhéide a úsáidtear le haghaidh tábla samplaí cóimheas comhartha-go-torann
Ar chléSprioc tástála íomháithe a ngrianghrafadh le lionsa.
Ar dheisSampla de chuid péist néimeatóide Ascaris a breathnaíodh le micreascópacht fluaraiseachta ag formhéadú 10x.
SNR in Iarratais
Tá SNR ríthábhachtach don mhisean i réimsí éagsúla:
● Micreascópacht – Éilíonn braiteadh fluaraiseachta lag i samplaí bitheolaíocha ard-snártha (SNR) chun diúltacha bréagacha a sheachaint.
● Réalteolaíocht – Éilíonn sainaithint réaltraí nó eisphláinéid i bhfad i gcéin nochtadh fada le torann íosta.
● Speictreascópacht – Cinntíonn SNR ard tomhais chruinne déine buaic in anailís cheimiceach.
● Cigireacht Thionsclaíoch – I línte cóimeála ísealsholais, cuidíonn SNR ard le lochtanna a bhrath go hiontaofa.
Ceamara Eolaíochta a Roghnú leis an SNR Ceart
Agus ceamara eolaíochta nua á mheasúnú:
●Seiceáil Sonraíochtaí SNR– Déan comparáid idir luachanna dB faoi dhálaí cosúil le d’fheidhmchlár.
●Cothromaíocht Méadrachtaí Eile– Smaoinigh ar éifeachtúlacht chandamach, raon dinimiciúil, agus ráta fráma.
●Meaitseáil Teicneolaíochta le Cás Úsáide– I gcás radharcanna dinimiciúla ardluais, d’fhéadfadh ceamara sCMOS a bheith oiriúnach; i gcás ábhar statach thar a bheith íseal-sholais, d’fhéadfadh CCD fuaraithe nó EMCCD feidhmiú níos fearr.
●Nascacht le haghaidh Éifeachtúlachta Sreabhadh Oibre– Cé nach mbíonn tionchar díreach acu ar an SNR, is féidir le gnéithe ar nós aschur HDMI athbhreithniú íomhá fíor-ama a chumasú, rud a chabhraíonn leat a fhíorú go tapa go mbainfidh do shocruithe fála an SNR atá ag teastáil amach.
Conclúid
Is príomhmhéadracht feidhmíochta é an Cóimheas Comhartha-le-Torann (SNR) a mbíonn tionchar díreach aige ar shoiléireacht agus ar iontaofacht íomhánna eolaíocha. Trí thuiscint a fháil ar an gcaoi a sainmhínítear SNR, na tosca a mbíonn tionchar acu air, agus impleachtaí luachanna SNR éagsúla, is féidir le taighdeoirí agus úsáideoirí teicniúla córais íomháithe a mheas níos éifeachtaí. Trí an t-eolas seo a chur i bhfeidhm - bíodh sé i gceist le córas nua a roghnú...ceamara eolaíochtanó socrú atá ann cheana a bharrfheabhsú—is féidir leat a chinntiú go ngabhann do shreabhadh oibre íomháithe sonraí leis an leibhéal cruinnis atá riachtanach do d’fheidhmchlár ar leith.
Ceisteanna Coitianta
Cad a mheastar a bheith ina SNR "maith" do cheamaraí eolaíochta?
Braitheann an SNR idéalach ar an bhfeidhmchlár. I gcás oibre cainníochtúla an-éilitheach - amhail micreascópacht fhluaraiseachta nó réalteolaíocht - moltar SNR os cionn 40 dB go ginearálta, toisc go dtáirgeann sé íomhánna le torann infheicthe íosta agus go gcoimeádann sé sonraí míne. Le haghaidh úsáide ginearálta saotharlainne nó cigireachta tionsclaíche, is féidir le 35–40 dB a bheith leordhóthanach. De ghnáth, taispeánfaidh aon rud faoi bhun 30 dB grán infheicthe agus féadfaidh sé cruinneas a chur i mbaol, go háirithe i gcásanna ísealchodarsnachta.
Cén tionchar a bhíonn ag éifeachtúlacht chandamach (QE) ar SNR?
Tomhaiseann éifeachtúlacht chandamach cé chomh héifeachtach agus a athraíonn braiteoir fótóin atá ag teacht isteach ina leictreoin. Ciallaíonn QE níos airde go ngabhtar níos mó den solas atá ar fáil mar chomhartha, rud a chuireann borradh faoin uimhreoir sa chothromóid SNR. Tá sé seo thar a bheith tábhachtach i gcásanna ísealsholais, áit a bhfuil tábhacht le gach fótón. Mar shampla, bainfidh ceamara sCMOS le QE de 80% SNR níos airde amach faoi dhálaí comhionanna i gcomparáid le braiteoir le 50% QE, toisc go simplí go ngabhann sé comhartha níos inúsáidte.
Cad é an difríocht idir SNR agus Cóimheas Codarsnachta-le-Torann (CNR)?
Cé go dtomhaiseann SNR neart foriomlán an chomhartha i gcoibhneas le torann, díríonn CNR ar infheictheacht gné shonrach i gcoinne a chúlra. I íomháú eolaíoch, tá an dá rud tábhachtach: insíonn SNR duit cé chomh “glan” is atá an íomhá i gcoitinne, agus cinneann CNR an seasann réad spéise ar leith amach go leor le haghaidh braite nó tomhais.
Ar mhaith leat tuilleadh eolais a fháil? Féach ar ailt ghaolmhara:
Éifeachtúlacht Chandamach i gCeamaraí Eolaíochta: Treoir do Thosaitheoirí
Tucsen Photonics Co., Ltd. Gach ceart ar cosaint. Agus tú ag lua, luaigh an fhoinse le do thoil:www.tucsen.com
