25/08/19Lè n ap pale de kaptire imaj presi ak fyab nan rechèch syantifik, kalite done ou yo depann de plis pase jis rezolisyon oswa gwosè detèktè a. Youn nan metrik ki pi enpòtan yo—men pafwa yo neglije yo—se rapò siyal-bri (SNR). Nan sistèm imajri yo, SNR detèmine kijan ou ka distenge siyal reyèl la (enfòmasyon itil) ak bri endezirab.
Nan aplikasyon imaj syantifik tankou mikwoskopi, astwonomi, ak spektroskopi, yon move rapò signal-bruit (SNR) ka fè diferans ant detekte yon sib ki fèb epi rate li nèt. Atik sa a eksplore kijan yo defini SNR, poukisa li enpòtan, kijan li afekte kontras, epi kijan pou chwazi epi optimize yon kamera syantifik ki baze sou metrik kritik sa a.
Ki sa ki rapò siyal-bri e kijan li defini?
Rapò siyal sou bri (SNR) a se mezi ki pi enpòtan pou kalite imaj nou an, li fondamantal nan kontras imaj la, epi souvan li se faktè ki pi itil pou detèmine si yon kamera sansib ase pou aplikasyon w lan.
Tantativ pou amelyore sansiblite kamera a santre sou amelyorasyon siyal kolekte a:
● Atravè amelyorasyon nan efikasite kwantik oswa yon ogmantasyon nan gwosè pixel la
● Redui sous bri ki depann sou kamera a
Sous bri yo akimile ansanm, men selon sikonstans yo yon moun ka domine, epi yo ta dwe konsantre sou yo lè y ap eseye amelyore SNR a - swa nan optimize paramèt oswa konfigirasyon, oswa nan amelyore pi bon sous limyè, optik ak kamera.
Li se yon fason abreje komen pou dekri imaj an fonksyon yon sèl rapò siyal-bri, pa egzanp, lè w di yon imaj gen yon rapò siyal-bri '15'. Sepandan, jan non an montre sa, rapò siyal-bri a depann de siyal la, ki pral natirèlman diferan pou chak pixel. Se sa ki ban nou imaj nou an.
Rapò signal/bruit (SNR) yon imaj tipikman refere a rapò signal/bruit siyal pik ki enterese w la nan imaj la. Pa egzanp, rapò signal/bruit ki soti nan yon imaj selil fliyoresan sou yon fon nwa ta itilize entansite siyal pik ki soti nan pixel yon estrikti ki enterese w la nan selil la.
Li pa reprezantatif pou pran, pa egzanp, yon valè mwayèn pou rapò signal/bruit (SNR) imaj la an antye. Nan teknik tankou mikwoskopi fliyoresans kote yon background nwa ak zewo foton detekte ka komen, pixel siyal zewo sa yo gen yon SNR zewo. Se poutèt sa, nenpòt mwayèn atravè yon imaj ta depann de konbyen pixel background ki vizib.
Poukisa SNR enpòtan pou kamera syantifik yo
Nan imajri syantifik, rapò signal/bruit (SNR) gen yon enpak dirèk sou fason ou ka idantifye detay fèb, mezire done kantitatif, epi repwodui rezilta yo.
●Klète Imaj– Yon rapò signal/bruit ki pi wo (SNR) diminye gren epi fè estrikti amann yo vizib.
●Presizyon Done yo– Redui erè mezi nan eksperyans ki baze sou entansite.
●Pèfòmans nan Limyè Fèb– Esansyèl pou mikwoskopi fliyoresans, astwofotografi syèl pwofon, ak spektroskopi, kote kantite foton yo natirèlman ba.
Kit w ap itilize yonKamera sCMOSPou imaj gwo vitès oswa yon CCD refwadi pou aplikasyon pou ekspozisyon long, konprann rapò rapò signal/bruit (SNR) ede ou balanse konpwomi pèfòmans yo.
Kijan SNR enfliyanse kontras imaj la
Kontras se diferans relatif nan entansite ant zòn klè ak zòn fènwa nan yon imaj. Pou anpil aplikasyon, yon bon kontras imaj nan zòn enterè yo se objektif final la.
Gen anpil faktè nan sijè k ap pran imaj la, sistèm optik la ak kondisyon imaj la ki se prensipal faktè ki detèmine kontras imaj la, tankou kalite lantiy la ak kantite limyè nan background nan.
●Segondè SNR→ Separasyon klè ant rejyon klere ak fènwa yo; bor yo parèt byen klè; ti detay yo rete vizib.
●SNR ki ba→ Zòn fènwa yo vin pi klere akòz bri, zòn klere yo vin pi fèb, epi kontras jeneral imaj la vin pi plat.
Pa egzanp, nan mikwoskopi fliyoresans, yon rapò signal-bruit ki ba ka fè yon echantiyon ki fèbman fliyorezan melanje ak background nan, sa ki fè analiz kantitatif la pa fyab. Nan astwonomi, zetwal oswa galaksi ki fèb yo ka disparèt nèt nan done ki fè bwi.
Sepandan, genyen tou faktè anndan kamera a li menm - faktè prensipal la se Rapò Siyal/Bri a. Anplis, epi sitou nan limyè ki ba, chanjman entansite imaj la, fason imaj la parèt sou monitè a, jwe yon gwo wòl nan kontras imaj la. Avèk gwo bri nan zòn nwa nan imaj la, algoritm chanjman otomatik imaj yo ka gen limit enferyè yo twò ba akòz pixel ki gen ti bri, alòske limit ki wo a ogmante akòz bri nan pixel ki gen gwo siyal. Sa a se kòz aparans gri "lave" karakteristik imaj ki gen ti SNR yo. Ou ka jwenn pi bon kontras lè w mete limit enferyè a sou offset kamera a.
Faktè ki afekte SNR nan kamera syantifik yo
Plizyè paramèt konsepsyon ak operasyonèl enfliyanse rapò signal/bruit (SNR) yon sistèm kamera:
Teknoloji Capteur
● sCMOS – Konbine bri lekti ki ba ak gwo vitès imaj, ideyal pou imaj dinamik.
● CCD – Istorikman ofri ti bri nan ekspozisyon long, men pi dousman pase modèl CMOS modèn yo.
● EMCCD – Itilize anplifikasyon sou chip pou ranfòse siyal fèb yo, men li ka entwodui bri miltiplikatif.
Gwosè Pixel ak Faktè Ranpli
Pi gwo piksèl kolekte plis foton, sa ki ogmante siyal la e konsa SNR a.
Efikasite Kwantik (QE)
Pi wo QE vle di plis foton k ap rantre yo konvèti an elektwon, sa ki amelyore SNR.
Moman kontak la
Ekspozisyon ki pi long yo rasanble plis foton, sa ki ogmante siyal la, men yo ka ogmante tou bri kouran nwa a.
Sistèm Refwadisman
Refwadisman diminye kouran fènwa a, sa ki amelyore anpil SNR pou ekspozisyon ki long.
Optik ak Ekleraj
Lantiy kalite siperyè ak ekleraj ki estab maksimize kaptire siyal epi minimize varyabilite.
Egzanp diferan valè pik SNR yo
Nan imajri, PSNR souvan refere a yon maksimòm teyorik relatif ak saturation pixel. Malgre diferans ki genyen nan sijè imajri yo, kondisyon imajri yo ak teknoloji kamera yo, pou kamera syantifik konvansyonèl yo, imaj ki gen menm rapò siyal-bri a ka gen resanblans. Degre 'grenn' nan, varyasyon de yon imaj a yon lòt, epi nan yon sèten mezi kontras la, tout ka sanble nan diferan kondisyon sa yo. Se poutèt sa, li posib pou konprann valè SNR yo ak diferan kondisyon ak defi yo enplike apati imaj reprezantatif, tankou sa yo ki montre nan tablo a.
REMAK: Valè siyal pik nan fotoelektwon pou chak ranje yo bay an ble. Tout imaj yo parèt ak chanjman otomatik istogram, inyore (satire) 0.35% nan pixel ki pi klere ak pi fonse yo. De kolòn imaj agoch: Imaj ki baze sou lantiy nan yon sib tès imaj. Kat kolòn adwat: Ascaris kaptire nan fliyoresans ak yon objektif mikwoskòp 10x. Pou ilistre varyasyon imaj pa imaj nan valè pixel yo nan pi ba SNR, twa imaj youn apre lòt yo bay.
Yo montre yon imaj sib tès ki fèt ak yon lantiy, ansanm ak yon imaj mikwoskopi fliyoresans, ansanm ak yon agrandisman imaj fliyoresans lan ki montre varyasyon an nan 3 imaj youn apre lòt. Yo bay tou kantite pik foto-elektwon nan chak nivo siyal.
Figi ki anba la a montre vèsyon konplè imaj egzanp sa yo pou referans.
Imaj gwosè konplè yo itilize pou tablo egzanp rapò siyal-bri
AgòchYon sib tès imaj fotogwafye ak yon lantiy.
DwaYon echantiyon seksyon vè nematod Ascaris yo wè ak mikwoskopi fliyoresans nan yon agrandisman 10x.
SNR nan Aplikasyon yo
SNR enpòtan anpil nan plizyè domèn:
● Mikwoskopi – Deteksyon yon fliyoresans fèb nan echantiyon byolojik mande yon gwo rapò signal-bruit (SNR) pou evite fo negatif.
● Astwonomi – Idantifye galaksi oswa ègzoplanèt ki lwen mande ekspozisyon ki long ak bri minimòm.
● Spektroskopi – Gwo rapò rapò signal/bruit (SNR) asire mezi entansite pik ki egzak nan analiz chimik.
● Enspeksyon Endistriyèl – Nan liy asanblaj ki pa gen anpil limyè, yon gwo rapò siyal-bri (SNR) ede detekte domaj yo yon fason fyab.
Chwazi yon kamera syantifik ki gen bon rapò son-bri (SNR)
Lè w ap evalye yon nouvo kamera syantifik:
●Tcheke Espesifikasyon SNR yo– Konpare valè dB yo anba kondisyon ki sanble ak aplikasyon w lan.
●Balans Lòt Metrik– Konsidere efikasite kwantik, seri dinamik, ak vitès imaj yo.
●Matche Teknoloji ak Ka Itilizasyon an– Pou sèn dinamik ki pran gwo vitès, yon kamera sCMOS ka ideyal; pou sijè estatik ki pa gen anpil limyè, yon CCD oswa yon EMCCD ki refwadi ka pi byen pèfòme.
●Konektivite pou Efikasite Workflow– Pandan ke yo pa afekte rapò signal/bruit (SNR) dirèkteman, fonksyonalite tankou pwodiksyon HDMI ka pèmèt revizyon imaj an tan reyèl, pou ede ou verifye rapidman ke paramèt akizisyon ou yo reyalize rapò signal/bruit ou vle a.
Konklizyon
Rapò Siyal-Bri (SNR) se yon metrik pèfòmans kle ki enfliyanse dirèkteman klète ak fyab imaj syantifik yo. Konprann kijan yo defini SNR, faktè ki afekte li yo, ak enplikasyon diferan valè SNR yo pèmèt chèchè yo ak itilizatè teknik yo evalye sistèm imaj yo pi efektivman. Lè yo aplike konesans sa a—kit se nan seleksyon yon nouvokamera syantifikoubyen optimize yon konfigirasyon ki deja egziste—ou ka asire ke travay imaj ou a kaptire done ak nivo presizyon ki nesesè pou aplikasyon espesifik ou a.
Kesyon yo poze souvan
Ki sa yo konsidere kòm yon "bon" SNR pou kamera syantifik?
SNR ideyal la depann de aplikasyon an. Pou travay kantitatif ki mande anpil efò—tankou mikwoskopi fliyoresans oswa astwonomi—jeneralman yo rekòmande yon SNR ki pi wo pase 40 dB, paske li pwodui imaj ki gen minimòm bri vizib epi li prezève detay yo. Pou itilizasyon laboratwa jeneral oswa enspeksyon endistriyèl, 35-40 dB ka sifi. Nenpòt valè ki anba 30 dB ap tipikman montre grenn vizib epi li ka konpwomèt presizyon, sitou nan sitiyasyon ki gen ti kontras.
Kijan efikasite kwantik (QE) afekte SNR?
Efikasite kwantik mezire kijan yon detèktè konvèti foton k ap rantre an elektwon avèk efikasite. Yon QE ki pi wo vle di plis limyè ki disponib la kaptire kòm siyal, sa ki ogmante nimeratè a nan ekwasyon SNR a. Sa a patikilyèman enpòtan nan senaryo ki gen ti limyè, kote chak foton konte. Pa egzanp, yon kamera sCMOS ki gen yon QE 80% ap reyalize yon SNR ki pi wo nan menm kondisyon yo konpare ak yon detèktè ki gen 50% QE, tou senpleman paske li kaptire plis siyal itilizab.
Ki diferans ki genyen ant rapò kontras-bri (SNR) ak rapò kontras-bri (CNR)?
Pandan ke rapò siyal-relasyon (SNR) mezire fòs siyal jeneral la parapò ak bri a, rapò kannal-relasyon (CNR) konsantre sou vizibilite yon karakteristik espesifik kont background li. Nan imajri syantifik, tou de enpòtan: SNR di ou kijan imaj la "pwòp" an jeneral, pandan ke rapò kannal-relasyon detèmine si yon objè patikilye ki enteresan detache ase pou deteksyon oswa mezi.
Ou vle aprann plis? Gade atik ki gen rapò ak sijè sa a:
Efikasite kwantik nan kamera syantifik: Yon gid pou débutan
Tucsen Photonics Co., Ltd. Tout dwa rezève. Lè w ap site, tanpri bay non sous la:www.tucsen.com
