25/08/19I ka hopu ʻana i nā kiʻi pololei a hilinaʻi hoʻi i ka noiʻi ʻepekema, pili ka maikaʻi o kāu ʻikepili ma mua o ka hoʻonā a i ʻole ka nui sensor. ʻO kekahi o nā mea koʻikoʻi-akā i kekahi manawa i nānā ʻole ʻia-me ka Signal-to-Noise Ratio (SNR). Ma nā ʻōnaehana kiʻi, hoʻoholo ʻo SNR pehea e hiki ai iā ʻoe ke hoʻokaʻawale i ka hōʻailona maoli (ʻike pono) mai ka walaʻau makemake ʻole.
I loko o nā noi kiʻi ʻepekema e like me ka microscopy, astronomy, a me spectroscopy, hiki i ka SNR maikaʻi ke manaʻo i ka ʻokoʻa ma waena o ka ʻike ʻana i kahi pahuhopu nāwaliwali a nalo loa. ʻIke ʻia kēia ʻatikala pehea e wehewehe ʻia ai ka SNR, no ke aha e pili ai, pehea e pili ai i ka ʻokoʻa, a pehea e koho ai a hoʻopaʻa pono i ka pahupaʻikiʻi ʻepekema e pili ana i kēia metric koʻikoʻi.
He aha ka Signal-to-Noise Ratio a pehea e wehewehe ʻia ai?
ʻO ka Signal to Noise Ratio (SNR) ke ana koʻikoʻi o kā mākou ʻano kiʻi, kumu i ka ʻokoʻa o ke kiʻi, a ʻo ka mea pinepine ka mea e hoʻoholo pono ai i ka maʻalahi o ka pahupaʻikiʻi no kāu noi.
ʻO ka hoʻāʻo ʻana e hoʻomaikaʻi i ka ʻike pahupaʻikiʻi e hoʻololi i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hōʻailona i hōʻiliʻili ʻia:
● Ma o ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka quantum efficiency a i ʻole ka hoʻonui ʻana i ka nui pixel
● Hoʻemi i nā kumu walaʻau pili i ka pahupaʻikiʻi
Hoʻohui pū ʻia nā kumu walaʻau, akā ma muli o nā kūlana e hiki ai i kekahi ke lanakila, a pono e kālele ʻia i ka wā e hoʻāʻo ai e hoʻomaikaʻi i ka SNR - ma o ka hoʻonohonoho pono ʻana a i ʻole ka hoʻonohonoho ʻana, a i ʻole ka hoʻonui ʻana i nā kumu kukui maikaʻi, optics, a me nā kamera.
He mea pōkole maʻamau ka wehewehe ʻana i nā kiʻi ma ke ʻano o ka lākiō hōʻailona-a-noise hoʻokahi, no ka laʻana he kiʻi ka SNR o '15'. Eia naʻe, e like me ka mea i ʻike ʻia ma ka inoa, ʻo ka ratio signal-to-noise e pili ana i ka hōʻailona, he ʻokoʻa ia no kēlā me kēia pika. ʻO kēia ka mea e hāʻawi iā mākou i ko mākou kiʻi.
ʻO ka SNR o kahi kiʻi e pili ana i ka SNR o ka hōʻailona kiʻekiʻe o ka hoihoi i loko o ke kiʻi. No ka laʻana, e hoʻohana ʻo SNR mai kahi kiʻi o nā pūnaewele fluorescent ma kahi ʻaoʻao ʻeleʻele i ka ikaika o ka hōʻailona kiʻekiʻe mai nā pika o kahi ʻano hoihoi i loko o ke kelepona.
ʻAʻole ia he ʻelele ke lawe, no ka laʻana, i ka waiwai kumu no ka SNR o ke kiʻi holoʻokoʻa. I loko o nā ʻenehana e like me ka microscopy fluorescence kahi i maʻa mau ʻia kahi kāʻei ʻeleʻele me nā kiʻi kiʻi ʻike ʻole, loaʻa i kēia mau pika hōʻailona zero ka SNR o ka ʻole. No laila, ʻo ka awelika ma waena o ke kiʻi e hilinaʻi ʻia i ka nui o nā pika hope i ʻike ʻia.
No ke aha he mea nui ka SNR no nā kāmela ʻepekema
Ma ke kiʻi ʻepekema, hoʻopili pololei ʻo SNR i kou hiki ke ʻike i nā kikoʻī nawaliwali, ana i ka ʻikepili nui, a hana hou i nā hopena.
●Mālamalama Kiʻi- Hoʻemi ka SNR kiʻekiʻe i ka graininess a ʻike ʻia nā hale nani.
●ʻIke pololei- Hoʻemi i nā hewa ana i nā hoʻokolohua ikaika.
●Hana Haʻahaʻa-Malamalama- Pono no ka microscopy fluorescence, deep-sky astrophotography, a spectroscopy, kahi i emi maoli ai ka helu photon.
Inā ʻoe e hoʻohana nei i kahipahupaʻikiʻi sCMOSno ke kiʻi kiʻi wikiwiki a i ʻole ka CCD hoʻoluʻu no nā noi lōʻihi, ʻo ka hoʻomaopopo ʻana iā SNR e kōkua iā ʻoe e kaulike i nā kālepa hana.
Pehea ʻo SNR e hoʻoikaika ai i ka ʻokoʻa kiʻi
ʻO ka ʻokoʻa ka ʻokoʻa pili i ka ikaika ma waena o nā wahi māmā a me nā wahi ʻeleʻele o kahi kiʻi. No nā noi he nui, ʻo ka ʻokoʻa kiʻi maikaʻi i loko o nā wahi hoihoi ka pahuhopu hope loa.
Nui nā kumu i loko o ke kumuhana kiʻi, ʻōnaehana optical a me nā kūlana kiʻi ʻo ia nā kumu hoʻoholo mua o ka ʻokoʻa o ke kiʻi, e like me ka maikaʻi o ka lens a me ka nui o ke kukui hope.
●SNR kiʻekiʻe→ Hoʻokaʻawale ʻokoʻa ma waena o nā wahi ʻālohilohi a me nā wahi ʻeleʻele; ʻike ʻia nā kihi; ʻike ʻia nā kikoʻī maʻalahi.
●SNR haʻahaʻa→ E ʻoi aku ka mālamalama o nā wahi ʻeleʻele ma muli o ka walaʻau, ʻemi nā wahi mālamalama, a palahalaha ka ʻokoʻa o ke kiʻi.
No ka laʻana, ma ka microscopy fluorescence, hiki i ka SNR haʻahaʻa ke hoʻohui i kahi laʻana fluorescent nāwaliwali i ke kua, me ka ʻole o ka hilinaʻi ʻana i ka loiloi quantitative. I ka ʻike hōkū, hiki ke nalo loa nā hōkū pōʻeleʻele a i ʻole nā aniani i ka ʻikepili walaʻau.
Eia nō naʻe, aia kekahi mau mea i loko o ke kāmela ponoʻī - ʻo ke kumu nui ka Signal to Noise Ratio. Eia kekahi, a ʻoi aku hoʻi ma ke kukui haʻahaʻa, ʻo ka hoʻonui ʻana i ka ikaika o ke kiʻi, pehea e hōʻike ʻia ai ke kiʻi ma ka monitor, e pāʻani nui i ka ʻokoʻa kiʻi i ʻike ʻia. Me ka leo kiʻekiʻe ma nā wahi ʻeleʻele o ke kiʻi, hiki i nā algorithm scaling kiʻi kaʻa ke hoʻonohonoho haʻahaʻa loa i ko lākou palena haʻahaʻa e nā pika haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa, ʻoiai e hoʻonui ʻia ka palena kiʻekiʻe e ka walaʻau i nā pika hōʻailona kiʻekiʻe. ʻO kēia ke kumu o ka hiʻohiʻona 'washed-out' hina hina o nā kiʻi haʻahaʻa-SNR. Hiki ke loaʻa ka ʻokoʻa ʻoi aku ka maikaʻi ma ka hoʻonohonoho ʻana i ka palena haʻahaʻa i ka offset kamera.
Nā mea e pili ana i ka SNR i nā kāmela ʻepekema
Hoʻopili kekahi mau hoʻolālā a me nā ʻāpana hana i ka SNR o kahi ʻōnaehana kamera:
ʻenehana sensor
● sCMOS – Hoʻohui i ka leo haʻahaʻa heluhelu a me nā kiʻi kiʻekiʻe kiʻekiʻe, kūpono no ke kiʻi ikaika.
● CCD - Hāʻawi ka mōʻaukala i ka leo haʻahaʻa i nā hōʻike lōʻihi, akā ʻoi aku ka lohi ma mua o nā hoʻolālā CMOS hou.
● EMCCD – Hoʻohana i ka hoʻonui ʻana ma luna o ka chip no ka hoʻoikaika ʻana i nā hōʻailona nāwaliwali, akā hiki ke hoʻokomo i ka leo nui.
Nui Pikika a me ka Fill Factor
ʻO nā pika nui aʻe e hōʻiliʻili i nā kiʻi kiʻi, hoʻonui i ka hōʻailona a pēlā ka SNR.
Kuantum Efficiency (QE)
ʻO ka QE kiʻekiʻe, ʻo ia hoʻi, ʻoi aku ka nui o nā kiʻi e hiki mai ana i nā electrons, e hoʻomaikaʻi ana i ka SNR.
Manawa Hōʻike
ʻO nā hōʻike lōʻihi e hōʻiliʻili i nā kiʻi hou aʻe, e hoʻonui i ka hōʻailona, akā hiki ke hoʻonui i ka leo ʻeleʻele o kēia manawa.
Pūnaehana Hoʻoluʻu
Hoʻemi ka hoʻoluʻu ʻana i ka pōʻeleʻele, hoʻomaikaʻi nui i ka SNR no nā hōʻike lōʻihi.
Optics and Ilumination
ʻO nā lens kiʻekiʻe a me ka hoʻomālamalama paʻa e hoʻonui i ka hopu hōʻailona a hoʻemi i ka loli.
Nā Laʻana o nā Waiwai SNR Peak ʻokoʻa
Ma ke kiʻi kiʻi, pili pinepine ʻo PSNR i kahi kiʻekiʻe theoretical pili i ka saturation pixel. ʻOiai nā ʻokoʻa o nā kumuhana kiʻi, nā kūlana kiʻi a me ka ʻenehana kamera, no nā kiʻi ʻepekema maʻamau, hiki ke loaʻa nā kiʻi me ka ratio like-a-noise like. Hiki ke like ke kiʻekiʻe o ka 'graininess', ka hoʻololi ʻana mai ke kiʻi a i ke kiʻi, a ma kekahi ʻano o ka ʻokoʻa, hiki ke ʻano like me kēia mau ʻano like ʻole. No laila, hiki ke loaʻa ka hoʻomaopopo ʻana i nā waiwai SNR a me nā kūlana like ʻole a me nā pilikia a lākou e manaʻo ai mai nā kiʻi ʻelele, e like me nā mea i hōʻike ʻia ma ka papa.
HOOLAHA: Hāʻawi ʻia nā waiwai hōʻailona kiʻekiʻe ma nā photoelectrons no kēlā me kēia lālani i ka uliuli. Hōʻike ʻia nā kiʻi āpau me ka scaling histogram auto, me ka nānā ʻole (saturating) 0.35% o nā pika ʻālohilohi a ʻeleʻele loa. Haʻalele i ʻelua kolamu kiʻi: ʻO ke kiʻi kiʻi ma ka Lens o kahi pahu hoʻāʻo kiʻi. ʻEhā kolamu ʻākau: Ua hopu ʻia ʻo Ascaris i ka fluorescence me kahi pahuhopu microscope 10x. No ka hōʻike ʻana i nā ʻano like ʻole o ke kiʻi a me ke kiʻi i nā koina pika ma SNR haʻahaʻa, hāʻawi ʻia ʻekolu mau kiʻi.
Hōʻike ʻia ke kiʻi i hoʻokumu ʻia i ka lens o kahi pahuhopu hoʻāʻo, me ke kiʻi microscopy fluorescence, a me kahi hiʻohiʻona i hoʻonui ʻia o ke kiʻi fluorescent e hōʻike ana i ka hoʻololi ʻana i loko o 3 mau kiʻi. Hāʻawi pū ʻia ka helu kiʻi-electron kiʻekiʻe ma kēlā me kēia pae hōʻailona.
Hōʻike ke kiʻi ma lalo nei i nā mana piha o kēia mau kiʻi laʻana no ka ʻike.
ʻO nā kiʻi piha piha i hoʻohana ʻia no nā papa laʻana lākiō hōʻailona-a-noise
Hema: He pahu ho'āʻo kiʻi i kiʻi ʻia me ka lens.
Akau: He laʻana o Ascaris nematode worm section i nānā ʻia me ka fluorescence microscopy ma 10x magnification.
SNR i nā noi
He mea koʻikoʻi ka SNR ma nā ʻano āpau:
● Microscopy – Pono ka SNR kiʻekiʻe e pale aku i nā ʻino hoʻopunipuni ma ka ʻike ʻana i ka fluorescence nawaliwali.
● Astronomy – ʻO ka ʻike ʻana i nā galaxies mamao a i ʻole nā exoplanets e koi ana i nā hōʻike lōʻihi me ka liʻiliʻi o ka leo.
● Spectroscopy - Hōʻoia ka SNR kiʻekiʻe i nā ana ʻana o ka ikaika kiʻekiʻe i ka nānā ʻana kemika.
● Nānā Hana Hana - Ma nā laina hui liʻiliʻi, kōkua ka SNR kiʻekiʻe e ʻike pono i nā hemahema.
Ke koho ʻana i kahi kāmela ʻepekema me ka SNR kūpono
Ke loiloi nei i kahi pahupaʻikiʻi ʻepekema hou:
●E nānā i nā kikoʻī SNR- Hoʻohālikelike i nā waiwai dB ma lalo o nā kūlana e like me kāu noi.
●Kaulike nā ana ʻē aʻe- E noʻonoʻo i ka pono quantum, dynamic range, and frame rate.
●Hoʻohālikelike i ka ʻenehana no ka hoʻohana ʻana i ka hihia- No nā hiʻohiʻona kiʻekiʻe kiʻekiʻe, kūpono paha kahi pahu pahu sCMOS; no nā kumuhana static static, ʻoi aku ka maikaʻi o ka CCD a i ʻole EMCCD i hoʻomaha ʻia.
●Hoʻohui no ka pono o ka holo hana- ʻOiai ʻaʻole pili pono iā SNR, hiki i nā hiʻohiʻona e like me ka hoʻopuka HDMI ke hiki i ka loiloi kiʻi i ka manawa maoli, e kōkua ana iā ʻoe e hōʻoia koke i kāu hoʻonohonoho kūʻai e hoʻokō i ka SNR makemake.
Ka hopena
ʻO ka Signal-to-Noise Ratio (SNR) kahi metric hana koʻikoʻi e pili pono ana i ka maopopo a me ka hilinaʻi o nā kiʻi ʻepekema. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ka wehewehe ʻana o SNR, nā mea e pili ana iā ia, a me nā hopena o nā waiwai SNR like ʻole e hiki ai i nā mea noiʻi a me nā mea hoʻohana loea ke loiloi i nā ʻōnaehana kiʻi i ʻoi aku ka maikaʻi. Ma ka hoʻohana ʻana i kēia ʻike—inā ma ke koho ʻana i kahi mea houkamera ʻepekemaa i ʻole ka hoʻopololei ʻana i kahi hoʻonohonoho i loaʻa—hiki iā ʻoe ke hōʻoia i ka hopu ʻana o kāu kahe hana kiʻi i ka ʻikepili me ka pae o ka pololei e pono ai no kāu noi kikoʻī.
FAQs
He aha ka mea i manaʻo ʻia he SNR "maikaʻi" no nā kāmera ʻepekema?
ʻO ka SNR kūpono e pili ana i ka noi. No ka hana koi nui loa—e like me ka microscopy fluorescence a i ʻole astronomy—manaʻo pinepine ʻia kahi SNR ma luna o 40 dB, no ka mea, hana ia i nā kiʻi me ka leo ʻike liʻiliʻi a mālama i nā kikoʻī maikaʻi. No ka hoʻohana ʻana i ke keʻena hana maʻamau a i ʻole ka nānā ʻana i nā ʻoihana, hiki ke lawa ka 35-40 dB. ʻO nā mea ma lalo o 30 dB e hōʻike maʻamau i ka palaoa ʻike ʻia a hiki ke hoʻololi i ka pololei, ʻoi aku hoʻi i nā kūlana haʻahaʻa.
Pehea ka hopena o ka quantum efficiency (QE) i ka SNR?
ʻIke ʻia ka maikaʻi o ka quantum i ka maikaʻi o ka hoʻololi ʻana o kahi mea ʻike i nā kiʻi kiʻi i loko o nā electrons. ʻO ka QE kiʻekiʻe, ʻo ia hoʻi, ʻoi aku ka nui o nā kukui i loaʻa e hopu ʻia ma ke ʻano he hōʻailona, e hoʻonui ai i ka helu ma ka hoʻohālikelike SNR. He mea koʻikoʻi kēia i nā hiʻohiʻona haʻahaʻa haʻahaʻa, kahi e helu ai kēlā me kēia photon. No ka laʻana, e loaʻa i kahi kāmeʻa sCMOS me kahi QE o 80% ke kiʻekiʻe o SNR ma lalo o nā kūlana like i hoʻohālikelike ʻia me kahi sensor me 50% QE, no ka mea e hopu ana i ka hōʻailona hoʻohana hou aku.
He aha ka ʻokoʻa ma waena o SNR a me Contrast-to-Noise Ratio (CNR)?
ʻOiai e ana ʻo SNR i ka ikaika hōʻailona holoʻokoʻa e pili ana i ka walaʻau, ʻike ʻo CNR i ka ʻike ʻana o kahi hiʻohiʻona kikoʻī e pili ana i kona kua. Ma ke kiʻi ʻepekema, mea nui nā mea ʻelua: Hōʻike ʻo SNR iā ʻoe i ke ʻano o ka "maʻemaʻe" o ke kiʻi holoʻokoʻa, ʻoiai ʻo CNR e hoʻoholo inā kū i waho kahi mea hoihoi no ka ʻike ʻana a i ʻole ke ana ʻana.
Makemake ʻoe e aʻo hou aku? E nānā i nā ʻatikala pili:
Kuantum Efficiency in Scientific Cameras: He alakaʻi no ka hoʻomaka
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ua mālama ʻia nā kuleana āpau. Ke helu ʻana, e ʻoluʻolu e hoʻomaopopo i ke kumu:www.tucsen.com
