25/08/19Nuair a thig e gu bhith a’ glacadh ìomhaighean mionaideach is earbsach ann an rannsachadh saidheansail, tha càileachd an dàta agad an urra ri barrachd air dìreach rùn no meud an sensor. Is e aon de na meatairean as cudromaiche - ach uaireannan air a dhearmad - Co-mheas Comharra-gu-Fuaim (SNR). Ann an siostaman ìomhaighean, bidh SNR a’ dearbhadh cho soilleir ‘s as urrainn dhut an comharra fhèin (fiosrachadh feumail) a dhealachadh bho fhuaim nach eilear ag iarraidh.
Ann an tagraidhean ìomhaighean saidheansail leithid maicreasgopaidh, reul-eòlas, agus speactroscopaidh, faodaidh droch shìde-raoin (SNR) an diofar a dhèanamh eadar targaid lag a lorg agus a chall gu tur. Tha an artaigil seo a’ sgrùdadh mar a tha SNR air a mhìneachadh, carson a tha e cudromach, mar a bheir e buaidh air eadar-dhealachadh, agus mar a roghnaicheas tu agus a leasaicheas tu camara saidheansail stèidhichte air a’ mheatair chudromach seo.
Dè a th' ann an co-mheas comharra-gu-fuaim agus ciamar a tha e air a mhìneachadh?
’S e an Co-mheas Comharra gu Fuaim (SNR) an tomhas as cudromaiche air càileachd ar n-ìomhaigh, bunaiteach ann an eadar-dhealachadh ìomhaigh, agus gu tric am bàillidh as fheumaile a thaobh a bheil camara mothachail gu leòr airson an tagraidh agad.
Tha oidhirpean gus cugallachd a’ chamara a leasachadh a’ tionndadh timcheall air an dà chuid a bhith a’ leasachadh an t-soidhne a chaidh a chruinneachadh:
● Tro leasachaidhean ann an èifeachdas cuantamach no àrdachadh ann am meud piogsail
● A’ lughdachadh stòran fuaim a tha an urra ri camara
Bidh stòran fuaim a’ cur ri chèile, ach a rèir an t-suidheachaidh faodaidh aon a bhith nas làidire, agus bu chòir fòcas a chur orra nuair a thathar a’ feuchainn ri SNR a leasachadh – an dàrna cuid tro bhith a’ leasachadh roghainnean no rèiteachadh, no ag ùrachadh gu stòran solais, optaig agus camarathan nas fheàrr.
’S e giorrachadh cumanta a th’ ann airson ìomhaighean a mhìneachadh a thaobh aon cho-mheas comharra-gu-fuaim, mar eisimpleir a ràdh gu bheil SNR de '15' aig ìomhaigh. Ach, mar a tha follaiseach bhon ainm, tha an co-mheas comharra-gu-fuaim an urra ris an t-soidhne, a bhios eadar-dhealaichte airson gach piogsail, gu dearbh. Is e seo a bheir dhuinn an ìomhaigh againn.
Mar as trice, bidh SNR ìomhaigh a’ toirt iomradh air SNR a’ chomharra as àirde a tha inntinneach taobh a-staigh na h-ìomhaigh. Mar eisimpleir, bhiodh SNR bho ìomhaigh de cheallan fluorescent air cùl dorcha a’ cleachdadh dian a’ chomharra as àirde bho na piogsail ann an structar a tha inntinneach taobh a-staigh cealla.
Chan eil e riochdachail luach cuibheasach a ghabhail, mar eisimpleir, airson SNR na h-ìomhaigh gu lèir. Ann an dòighean leithid maicreasgopaidh fluorescence far am faod cùl-raon dorcha le neoni fotonan air an lorg a bhith cumanta, tha SNR de neoni aig na piogsail comharra neoni seo. Mar sin, bhiodh cuibheasachd sam bith thar ìomhaigh an urra ri cia mheud piogsail cùl-fhiosrachaidh a bha ri fhaicinn.
Carson a tha SNR cudromach airson camarathan saidheansail
Ann an ìomhaighean saidheansail, bidh buaidh dhìreach aig SNR air dè cho math ‘s as urrainn dhut mion-fhiosrachadh lag aithneachadh, dàta cainneachdail a thomhas, agus toraidhean ath-riochdachadh.
●Soilleireachd Ìomhaigh– Bidh SNR nas àirde a’ lughdachadh gràinneachd agus a’ dèanamh structaran mìne follaiseach.
●Cruinneas Dàta– A’ lughdachadh mhearachdan tomhais ann an deuchainnean stèidhichte air dian.
●Coileanadh Solais Ìosal– Riatanach airson maicreasgopaidh fluorescence, speuradaireachd speur domhainn, agus speactroscopaidh, far a bheil àireamhan foton ìosal gu nàdarrach.
Co-dhiù a tha thu a’ cleachdadh acamara sCMOSairson ìomhaighean aig astar luath no CCD fuarach airson tagraidhean nochdaidh fhada, cuidichidh tuigse air SNR thu gus cothromachadh a dhèanamh eadar co-rèiteachaidhean coileanaidh.
Mar a bheir SNR buaidh air eadar-dhealachadh ìomhaigh
Is e an diofar coimeasach ann an dian eadar raointean soilleir agus raointean dorcha ann an ìomhaigh a th’ ann an eadar-dhealachadh. Airson mòran thagraidhean, is e deagh eadar-dhealachadh ìomhaigh taobh a-staigh raointean inntinneach an amas mu dheireadh.
Tha mòran nithean ann taobh a-staigh cuspair an ìomhaighean, an siostam optigeach agus na suidheachaidhean ìomhaighean a tha nam prìomh nithean a tha a’ dearbhadh eadar-dhealachadh ìomhaigh, leithid càileachd lionsa agus meud an t-solais chùlaibh.
●SNR àrd→ Dealachadh soilleir eadar roinnean soilleir is dorcha; tha oirean a’ coimhead biorach; tha mion-fhiosrachadh seòlta fhathast ri fhaicinn.
●SNR ìosal→ Bidh raointean dorcha a’ fàs nas soilleire air sgàth fuaim, bidh raointean soilleir a’ fàs nas doilleire, agus bidh an coimeas iomlan san ìomhaigh a’ fàs rèidh.
Mar eisimpleir, ann am maicreasgopaidh fluorescence, faodaidh SNR ìosal sampall fluorescent lag a dhèanamh a’ measgachadh leis a’ chùl-raon, agus mar sin chan eil mion-sgrùdadh cainneachdail earbsach. Ann an reul-eòlas, faodaidh rionnagan no reul-chriosan lag a dhol à bith gu tur ann an dàta fuaimneach.
Ach, tha factaran ann cuideachd taobh a-staigh a’ chamara fhèin – is e am prìomh fhactar an Co-mheas Comharra ri Fuaim. A bharrachd air an sin, agus gu sònraichte aig solas ìosal, tha sgèileadh dian ìomhaigh, mar a tha an ìomhaigh air a thaisbeanadh air an sgrùdair, a’ cluich pàirt mhòr anns an eadar-dhealachadh ìomhaigh a thathas a’ mothachadh. Le fuaim àrd ann an raointean dorcha den ìomhaigh, faodaidh algairidhean sgèileadh ìomhaigh fèin-ghluasadach an crìoch ìosal aca a shuidheachadh ro ìosal le piogsail fuaimneach ìosal-luach, agus faodaidh fuaim ann am piogsail comharran àrd an crìoch àrd a mheudachadh le fuaim ann am piogsail comharran àrd. Is e seo adhbhar coltas liath ‘nighe a-mach’ àbhaisteach ìomhaighean le SNR ìosal. Gheibhear eadar-dhealachadh nas fheàrr le bhith a’ suidheachadh a’ chrìoch ìosal gu offset a’ chamara.
Factaran a bheir buaidh air SNR ann an camarathan saidheansail
Bidh grunn pharaimeatairean dealbhaidh is obrachaidh a’ toirt buaidh air SNR siostam camara:
Teicneòlas mothachaidh
● sCMOS – A’ cothlamadh fuaim leughaidh ìosal agus ìrean frèam àrda, freagarrach airson ìomhaighean fiùghantach.
● CCD – Gu h-eachdraidheil, tha e a’ tabhann fuaim ìosal ann an nochdaidhean fada, ach nas slaodaiche na dealbhaidhean CMOS an latha an-diugh.
● EMCCD – A’ cleachdadh àrdachadh air a’ chip gus comharran lag a bhrosnachadh, ach faodaidh e fuaim iomadachaidh a thoirt a-steach.
Meud Piogsail agus Factar Lìonaidh
Bidh piogsail nas motha a’ cruinneachadh barrachd fotonan, ag àrdachadh an t-soidhne agus mar sin an SNR.
Èifeachdas Cuantum (QE)
Tha QE nas àirde a’ ciallachadh gu bheil barrachd fotonan a tha a’ tighinn a-steach air an tionndadh gu dealanan, a’ leasachadh SNR.
Àm na leigealach ris
Bidh fosglaidhean nas fhaide a’ cruinneachadh barrachd fotonan, ag àrdachadh an t-soidhne, ach faodaidh iad cuideachd fuaim sruth dorcha a mheudachadh.
Siostaman Fuarachaidh
Bidh fuarachadh a’ lughdachadh sruth dorcha, a’ leasachadh SNR gu mòr airson nochdaidhean fada.
Optaig agus Soillseachadh
Bidh lionsan àrd-inbhe agus soillseachadh seasmhach a’ meudachadh glacadh chomharran agus a’ lughdachadh caochlaideachd.
Eisimpleirean de Luachan SNR as Àirde eadar-dhealaichte
Ann an ìomhaighean, bidh PSNR gu tric a’ toirt iomradh air an ìre as àirde teòiridheach an coimeas ri sàthadh piogsail. A dh’ aindeoin eadar-dhealachaidhean ann an cuspairean ìomhaighean, suidheachaidhean ìomhaighean agus teicneòlas camara, airson camarathan saidheansail àbhaisteach, faodaidh ìomhaighean leis an aon cho-mheas comharra-gu-fuaim a bhith coltach. Faodaidh an ìre de ‘ghràin’, an atharrachadh bho fhrèam gu frèam, agus gu ìre àraidh an eadar-dhealachadh, a bhith coltach thar nan diofar shuidheachaidhean sin. Mar sin, tha e comasach tuigse fhaighinn air luachan SNR agus na diofar shuidheachaidhean agus na dùbhlain a tha iad a’ ciallachadh bho ìomhaighean riochdachail, leithid an fheadhainn a chithear sa chlàr.
NOTA: Tha luachan as àirde nan comharran ann am foto-electronan airson gach sreath air an toirt seachad ann an gorm. Tha na h-ìomhaighean uile air an taisbeanadh le sgèileadh histogram fèin-ghluasadach, a’ seachnadh (a’ sàthadh) 0.35% de na piogsail as soilleire agus as dorcha. Dà cholbh ìomhaigh air an taobh chlì: Ìomhaighean stèidhichte air lionsa de thargaid deuchainn ìomhaighean. Ceithir colbhan air an làimh dheis: Ascaris air a ghlacadh ann am fluorescence le amas miocroscop 10x. Gus na h-atharrachaidhean frèam-gu-frèam ann an luachan piogsail aig SNR nas ìsle a nochdadh, tha trì frèamaichean às dèidh a chèile air an toirt seachad.
Tha ìomhaigh stèidhichte air lionsa de thargaid deuchainn, còmhla ri ìomhaigh maicreasgopaidh fluorescence, air an sealltainn, còmhla ri sealladh leudaichte den ìomhaigh fluorescence a’ sealltainn an atharrachaidh taobh a-staigh 3 frèamaichean às dèidh a chèile. Tha an àireamh as àirde de dhealan-foto aig gach ìre comharra air a thoirt seachad cuideachd.
Tha an dealbh a leanas a’ sealltainn nan dreachan slàn de na h-ìomhaighean eisimpleir seo airson fiosrachaidh.
Ìomhaighean làn-mheud air an cleachdadh airson clàr eisimpleirean co-mheas comharra-gu-fuaim
ClìTargaid deuchainn ìomhaighean air a togail le lionsa.
DeasSampall de earrann cnuimh nematode Ascaris air fhaicinn le maicreasgopaidh fluorescence aig meudachadh 10x.
SNR ann an Tagraidhean
Tha SNR deatamach do mhisean thar grunn raointean:
● Maicreasgopaidh – Feumaidh lorg fluorescence lag ann an sampallan bith-eòlasach SNR àrd gus toraidhean àicheil meallta a sheachnadh.
● Reul-eòlas – Feumaidh tu dealbhan fada fhaicinn le glè bheag de dh’fhuaim gus reul-chriosan no planaidean eile fad às aithneachadh.
● Speictreasgopaidh – Nì SNR àrd cinnteach à tomhasan dian as àirde ceart ann an mion-sgrùdadh ceimigeach.
● Sgrùdadh Gnìomhachais – Ann an loidhnichean cruinneachaidh le solas ìosal, bidh SNR àrd a’ cuideachadh le bhith a’ lorg lochdan gu earbsach.
A’ taghadh camara saidheansail leis an SNR cheart
Nuair a bhios tu a’ measadh camara saidheansail ùr:
●Thoir sùil air sònrachaidhean SNR– Dèan coimeas eadar luachan dB fo chumhachan coltach ris an tagradh agad.
●Cothromachadh Meatairean Eile– Beachdaich air èifeachdas cuantamach, raon fiùghantach, agus ìre frèam.
●Maidseadh Teicneòlas ris a’ Chùis-chleachdaidh– Airson seallaidhean fiùghantach aig astar luath, is dòcha gum bi camara sCMOS air leth freagarrach; airson cuspairean statach le solas glè ìosal, is dòcha gum bi CCD no EMCCD fuarach ag obair nas fheàrr.
●Ceangal airson Èifeachdas Sruth-obrach– Ged nach eil buaidh dhìreach aca air SNR, faodaidh feartan leithid toradh HDMI ath-sgrùdadh ìomhaigh ann an àm fìor a chomasachadh, gad chuideachadh le bhith a’ dearbhadh gu sgiobalta gu bheil na roghainnean togail agad a’ coileanadh an SNR a tha thu ag iarraidh.
Co-dhùnadh
’S e prìomh mheatair coileanaidh a th’ ann an Co-mheas Comharra-gu-Fuaim (SNR) a bheir buaidh dhìreach air soilleireachd agus earbsachd ìomhaighean saidheansail. Le bhith a’ tuigsinn mar a tha SNR air a mhìneachadh, na factaran a bheir buaidh air, agus buaidh diofar luachan SNR, faodaidh luchd-rannsachaidh agus luchd-cleachdaidh teicnigeach siostaman ìomhaighean a mheasadh nas èifeachdaiche. Le bhith a’ cur an eòlais seo an sàs—co-dhiù a tha e ann a bhith a’ taghadh inneal ùr…camara saidheansailno suidheachadh a tha ann mar-thà a bharrachadh—faodaidh tu dèanamh cinnteach gu bheil an sruth-obrach ìomhaighean agad a’ glacadh dàta leis an ìre mionaideachd a tha a dhìth airson an tagraidh shònraichte agad.
Ceistean Cumanta
Dè a thathas a’ meas mar SNR “math” airson camarathan saidheansail?
Tha an SNR as fheàrr an urra ris an tagradh. Airson obair chainneachdail, le mòran dùbhlan – leithid maicreasgopaidh fluorescence no reul-eòlas – mar as trice thathar a’ moladh SNR os cionn 40 dB, oir bidh e a’ toirt a-mach ìomhaighean le glè bheag de fhuaim faicsinneach agus a’ gleidheadh mion-fhiosrachadh. Airson cleachdadh san obair-lann no sgrùdadh gnìomhachais san fharsaingeachd, faodaidh 35–40 dB a bhith gu leòr. Mar as trice bidh gràn faicsinneach aig rud sam bith fo 30 dB agus faodaidh e cruinneas a chuir an cunnart, gu h-àraidh ann an suidheachaidhean le glè bheag de choimeas.
Ciamar a bheir èifeachdas cuantamach (QE) buaidh air SNR?
Tha èifeachdas cuantamach a’ tomhas dè cho èifeachdach sa bhios sensor ag atharrachadh fotonan a tha a’ tighinn a-steach gu dealanan. Tha QE nas àirde a’ ciallachadh gu bheil barrachd den t-solas a tha ri fhaighinn air a ghlacadh mar chomharradh, a’ neartachadh an àireamhaiche anns a’ cho-aontar SNR. Tha seo gu sònraichte cudromach ann an suidheachaidhean solais ìosal, far a bheil gach foton cudromach. Mar eisimpleir, gheibh camara sCMOS le QE de 80% SNR nas àirde fo chumhachan co-ionann an taca ri sensor le 50% QE, dìreach air sgàth gu bheil e a’ glacadh barrachd chomharran a ghabhas cleachdadh.
Dè an diofar eadar SNR agus Co-mheas Eadar-dhealachaidh ri Fuaim (CNR)?
Ged a bhios SNR a’ tomhas neart iomlan an t-soidhne an coimeas ri fuaim, bidh CNR a’ cur fòcas air faicsinneachd feart sònraichte an aghaidh a chùl-raoin. Ann an ìomhaighean saidheansail, tha an dà chuid cudromach: tha SNR ag innse dhut dè cho “glan” ’s a tha an ìomhaigh san fharsaingeachd, agus bidh CNR a’ dearbhadh a bheil nì sònraichte inntinneach a’ seasamh a-mach gu leòr airson a lorg no a thomhas.
A bheil thu airson barrachd ionnsachadh? Thoir sùil air artaigilean co-cheangailte:
Èifeachdas Cuantum ann an Camaraichean Saidheansail: Stiùireadh do Luchd-tòiseachaidh
Tucsen Photonics Co., Ltd. Gach còir glèidhte. Nuair a bhios tu a’ toirt iomradh, feuch an cuir thu an stòr an cèill:www.tucsen.com
