25/09/11Na sistemu nha ọ bụla - site na nzikọrịta ozi ikuku gaa na foto dijitalụ - oke mgbama na mkpọtụ (SNR) bụ akara njiri mara mma. Ma ị na-enyocha onyonyo teliskop, na-emezi ndekọ igwe okwu, ma ọ bụ na-achọpụta nsogbu njikọ ikuku, SNR na-agwa gị ole ozi bara uru pụtara na mkpọtụ ndabere achọghị.
Mana ịgbakọ SNR n'ụzọ ziri ezi anaghị adị mfe mgbe niile. Dabere na sistemụ ahụ, enwere ike ịtụle ihe ndị ọzọ dị ka ọchịchịrị ugbu a, mkpọtụ ọgụgụ, ma ọ bụ ihe nrụnye pixel. Ntuziaka a na-ejegharị gị site na tiori, isi usoro, mmejọ nkịtị, ngwa, na ụzọ bara uru iji melite SNR, hụ na ị nwere ike itinye ya n'ụzọ ziri ezi n'ofe ọnọdụ dị iche iche.
Kedu ihe bụ Signal-to-noise Ratio (SNR)?
N'isi ya, ogo mgbama na mkpọtụ na-atụ njikọ dị n'etiti ike nke mgbama achọrọ na mkpọtụ azụ nke na-ekpuchi ya.
● Signal = ozi bara uru (dịka ọmụmaatụ, olu na oku, kpakpando dị na onyonyo teliskop).
● mkpọtụ = enweghị usoro, mgbanwe a na-achọghị nke na-agbagọ ma ọ bụ zoo akara ngosi (dịka ọmụmaatụ, mkpọtụ ihe mmetụta, nnyonye anya eletriki).
Na mgbakọ na mwepụ, akọwara SNR dị ka:
N'ihi na ọnụ ọgụgụ ndị a nwere ike ịdịgasị iche n'ọtụtụ usoro nke ịdị ukwuu, SNR na-egosipụtakarị na decibels (dB):
● SNR dị elu (dịka, 40 dB): mgbaàmà na-achịkwa, na-ebute ozi doro anya na ntụkwasị obi.
● SNR dị ala (dịka ọmụmaatụ, 5 dB): mkpọtụ na-ekpuchi mgbaàmà, na-eme ka nkọwa siri ike.
Otu esi agbakọ SNR
Enwere ike iji ọkwa dị iche iche nke ziri ezi rụọ ngụkọ nke mgbama na mkpọtụ na-adabere na isi mmalite mkpọtụ agụnyere. N'akụkụ a, a ga-ewebata ụdị abụọ: nke na-aza ajụjụ maka ọchịchịrị ugbu a na nke na-eche na ọ nwere ike ileghara ya anya.
Mara: Ịtinye ụkpụrụ mkpọtụ nọọrọ onwe ya chọrọ ịgbakwunye ha na quadrature. A na-eme mkpọtụ ọ bụla nwere akụkụ anọ, chịkọta ya, ma were mgbọrọgwụ square nke mkpokọta.
Ogo mgbama-na-mkpọtụ nwere isi iyi gbara ọchịchịrị
Ihe na-esonụ bụ nha nha ka a ga-eji n'ọnọdụ ebe ụda ọchịchịrị dị ugbu a buru ibu iji chọọ nsonye:
Nke a bụ nkọwa nke okwu:
Signal (e-): Nke a bụ mgbama nke mmasị na fotoelectrons, ebe ewepụrụ akara ngosi gbara ọchịchịrị dị ugbu a
Mgbama mkpokọta (e-) ga-abụ ọnụọgụ fotoelectron na pikselụ mmasị - ọ bụghị naanị uru pixel na nkeji nke ọkwa isi awọ. Ihe atụ nke abụọ nke Signal (e-), na ala nke nhata, bụ mkpọtụ fotonshot.
Ọnọdụ gbara ọchịchịrị (DC):Uru gbara ọchịchịrị ugbu a maka pixel ahụ.
t: Oge ngosi na sekọnd
ihe:Gụọ mkpọtụ na ọnọdụ igwefoto.
Oke mgbama na mkpọtụ maka mgbanaka gbara ọchịchịrị na-enweghị atụ
N'ọnọdụ dị mkpirikpi (< 1 sekọnd) oge mkpughe, gbakwunyere oyi, igwefoto na-arụ ọrụ dị elu, mkpọtụ ọgbara ọhụrụ ga-adịkarị n'okpuru mkpọtụ ọgụgụ, yana enweghị nchekwa.
Ebe a kọwapụtara usoro ọzọ dị ka akọwara n'elu, ewezuga na mgbama gbara ọchịchịrị adịghị mkpa ka a gbakọọ ma wepụ ya na mgbaama ahụ ka ọ kwesịrị nhata efu.
Mmachi nke usoro ndị a na okwu efu
Usoro ndị ọzọ ga-enye naanị azịza ziri ezi maka CCD naIgwefoto CMOS. EMCCD na ngwaọrụ agbasiri ike na-ewebata isi mmalite mkpọtụ, yabụ enweghị ike iji nha nha ndị a. Maka ngụkọ akara nrịbama na mkpọtụ zuru oke nke na-aza ndị a na ntinye aka ndị ọzọ.
Okwu mkpọtụ ọzọ nke (ma ọ bụ nke a na-ejikarị) na-agụnyekarị na nha nhata SNR bụ nke nzaghachi foto na-abụghị uniformity (PRNU), nke a na-akpọkwa 'fixed pattern noise' (FPN) mgbe ụfọdụ. Nke a na-anọchi anya enweghị ahaghị nhata nke uru na nzaghachi mgbaàmà n'ofe ihe mmetụta, nke nwere ike ịghọ onye na-achịkwa na akara dị elu ma ọ bụrụ na ọ buru ibu, na-ebelata SNR.
Ọ bụ ezie na igwefoto ndị mbụ nwere nnukwu PRNU zuru oke iji chọọ nsonye ya, ọtụtụ ọgbara ọhụrụigwefoto sayensịnwere PRNU dị ala nke ọma iji nye onyinye ya nke ọma n'okpuru nke mkpọtụ ụda foton, ọkachasị mgbe etinyere mmezi n'ime bọọdụ. Ugbu a, ya mere, a na-elegharakarị ya anya na mgbako SNR. Agbanyeghị, PRNU ka dị mkpa maka ụfọdụ igwefoto na ngwa, yana etinyere ya na nha SNR dị elu karịa maka izu oke. Nke a pụtara nha nha enyere bara uru maka ọtụtụ sistemụ CCD/CMOS mana ekwesighi ka ewere ya dị ka ọdabara zuru ụwa ọnụ.
Ụdị mkpọtụ na Mgbakọ SNR
Ịgbakọ SNR abụghị naanị ịtụnyere mgbaama megide otu uru mkpọtụ. Na omume, ọtụtụ ebe mkpọtụ nọọrọ onwe ha na-enye aka, yana ịghọta ha dị mkpa.
Mkpọtụ agbapụ
● Mmalite: ọnụ ọgụgụ mbata nke foton ma ọ bụ eletrọn.
● Akara nwere mgbọrọgwụ square nke mgbaàmà.
● Ọ na-achị n'ihe onyonyo nwere oke foton (nyocha mbara igwe, enyo enyo nke fluorescence).
Igwe ọkụ ọkụ
● A na-akpọkwa ya mkpọtụ Johnson–Nyquist, nke a na-eme site na ngagharị elektrọn n'ime ihe mgbochi.
● Na-abawanye na okpomọkụ na bandwit.
● Ọ dị mkpa na nzikọrịta ozi eletrọnịkị na ikuku.
Ụzụ dị ugbu a gbara ọchịchịrị
● Ọdịiche dị n'ọchịchịrị ugbu a n'ime sensọ.
● Ihe dị ịrịba ama na ogologo ikpughe ma ọ bụ ihe nchọpụta ọkụ.
● Ebelata site na ime ka ihe mmetụta dị jụụ.
Gụọ mkpọtụ
● mkpọtụ sitere na amplifiers na ntụgharị analọg gaa na dijitalụ.
● Edoziri n'otu ntabi anya, dị oke egwu na usoro akara ngosi dị ala.
Mkpọtụ mkpọtụ
● Ewebata ya site na digitization (agba gburugburu na ọkwa dị iche).
● Ọ dị mkpa na sistemụ omimi dị ala (dịka ọmụmaatụ, ọdịyo 8-bit).
Mkpọtụ gburugburu/Sistemụ
● EMI, crosstalk, ike ọkọnọ ripple.
● Nwere ike ịchịkwa ma ọ bụrụ na ịchebe/ịkwado ala adịghị mma.
Ịghọta nke kacha n'ime ndị a na-enyere aka n'ịhọrọ usoro ziri ezi na usoro mbelata.
Mmejọ a na-ahụkarị na ịgbakọ SNR
Ọ dị mfe ịhụ ọtụtụ ụzọ 'ụzọ mkpirisi' iji tụọ oke mgbama na mkpọtụ na onyonyo. Ihe ndị a na-adịchaghị mgbagwoju anya karịa nha nhata na-emegide, na-enye ohere maka mwepụta dị mfe site na onyonyo n'onwe ya karịa ịchọ ihe ọmụma nke parampat igwefoto dị ka mkpọtụ ọgụgụ, ma ọ bụ ha abụọ. N'ụzọ dị mwute, ọ ga-abụ na nke ọ bụla n'ime ụzọ ndị a ezighi ezi, ọ ga-ebutekwa nsonaazụ na-adịghị mma. A na-adụ ọdụ siri ike na ekwesịrị iji nha nha na-emegide (ma ọ bụ ụdị dị elu n'ọnọdụ niile.
Ụfọdụ ụzọ mkpirisi ụgha a na-ahụkarị gụnyere:
1, Tụnyere mgbama ike vs ndabere ike, na isi awọ etoju. Usoro a na-anwa ilele mmetụta igwefoto, ike mgbaama ma ọ bụ mgbama maka oke mkpọtụ site n'ịtụle ike kacha elu na ike ndabere. Ụzọ a nwere ntụpọ nke ukwuu n'ihi na mmetụta nke nkwụghachi igwefoto nwere ike na-edobe ike ndabere n'azụ, uru nwere ike ịtọ ike mgbaama na aka ike, ọ nweghịkwa ntinye ụda ma ọ bụ na mgbama ma ọ bụ ndabere.
2, Ịkekọrịta ọnụ ahịa mgbaama site na ọkọlọtọ ọkọlọtọ nke mpaghara pikselụ ndabere. Ma ọ bụ, iji ụkpụrụ kacha elu tụnyere mkpọtụ a na-ahụ anya n'azụ nke profaịlụ ahịrị gosipụtara. N'iburu n'uche na ewepụrụ nkwụghachi nke ọma na ụkpụrụ tupu nkewa, ihe egwu kachasị dị na ụzọ a bụ ọnụnọ nke ìhè ndabere. Ìhè ndabere ọ bụla ga-achịkwa mkpọtụ na pikselụ ndabere. Ọzọkwa, mkpọtụ na mgbaàmà nke mmasị, dị ka ụda agbapụ, anaghị atụle n'ezie ma ọlị.
3. Ihe mgbaàmà pụtara na pikselụ nke mmasị vs ọkọlọtọ n'ichepụta ụkpụrụ pixel: Tụnyere ma ọ bụ na-elele ole mgbama ọnụ ọgụgụ kasị elu na-agbanwe gafee pikselụ agbataobi ma ọ bụ okpokolo agba na-esochi nso ịbụ nke ziri ezi karịa ụzọ ụzọ mkpirisi ndị ọzọ, mana o yighị ka ọ ga-ezere mmetụta ndị ọzọ na-agbagọ ụkpụrụ, dị ka mgbanwe na mgbama na-adịghị esite na mkpọtụ. Usoro a nwekwara ike ezighi ezi n'ihi ọnụọgụ pikselụ dị ala na ntụnyere. E kwesịghịkwa ichefu mwepu nke uru akwụ ụgwọ.
4, Ịgbakọ SNR na-enweghị n'ịtụgharị ka ike nkeji nke photoelectrons, ma ọ bụ na-enweghị wepụ defit: Dị ka photon ogbugba mkpọtụ bụ a kasị n'ọnụ ọgụgụ isi iyi na-adabere na ihe ọmụma nke igwefoto si akwụ ụgwọ na uru maka nha, ọ gaghị ekwe omume izere mgbako azụ ka photoelectrons maka SNR mgbako.
5. Na-ekpe ikpe SNR site anya: Ọ bụ ezie na n'ọnọdụ ụfọdụ ikpe ikpe ma ọ bụ iji SNR atụnyere SNR na anya nwere ike ịba uru, enwerekwa ọnyà ndị a na-atụghị anya ya. Ikpe SNR na pikselụ uru dị elu nwere ike sie ike karịa n'ọnụahịa dị ala ma ọ bụ pikselụ ndabere. Mmetụta aghụghọ ndị ọzọ nwekwara ike ịrụ ọrụ: Dịka ọmụmaatụ, ihe nleba anya kọmputa dị iche iche nwere ike ịmepụta ihe oyiyi dị iche iche. Ọzọkwa, igosipụta onyonyo n'ọkwa mbugharị dị iche iche na sọftụwia nwere ike imetụta ọdịdị mkpọtụ nke ukwuu. Nke a na-enwe nsogbu karịsịa ma ọ bụrụ na ị na-agbalị iji igwefoto tụnyere ihe dị iche iche pixel nha. N'ikpeazụ, ọnụnọ nke ìhè ndabere nwere ike imebi mgbalị ọ bụla iji kpee SNR n'ọhụụ.
Ngwa nke SNR
SNR bụ metrik zuru ụwa ọnụ nwere ngwa dị ukwuu:
● Ndekọ ọdịyo na egwu: Na-ekpebi idoanya, oke ike yana ikwesị ntụkwasị obi nke ndekọ.
● Nkwukọrịta ikuku: SNR na-ejikọta ozugbo na ọnụego njehie bit (BER) na ntinye data.
● Onyonyo Sayensị: Na nyocha mbara igwe, ịchọpụta kpakpando ndị na-adịghị ike na mbara igwe na-egbuke egbuke chọrọ SNR dị elu.
● Akụrụngwa ahụike: Nyocha ECG, MRI na CT na-adabere na SNR dị elu iji mata ọdịiche dị na mgbama na mkpọtụ anụ ahụ.
● Igwefoto & Eserese: Igwefoto ndị ahịa na ihe mmetụta sayensị CMOS abụọ na-eji SNR mee ka arụmọrụ benchmark na obere ọkụ.
Na-emeziwanye SNR
Ebe ọ bụ na SNR bụ ihe dị oke egwu, mbọ dị ukwuu na-aga n'ịkwalite ya. Atụmatụ gụnyere:
Ụzọ ngwaike
● Jiri ihe mmetụta dị mma nke nwere obere ọchịchịrị ugbu a.
● Tinye ihe nchebe na ala iji belata EMI.
● Ihe nchọpụta dị jụụ iji gbochie mkpọtụ okpomọkụ.
Ụzọ ngwanrọ
● Tinye ihe nzacha dijitalụ iji wepụ ugboro ole na-achọghị.
● Jiri nkezi gafee ọtụtụ okpokolo agba.
● Were algọridim mbelata mkpọtụ mkpọtụ n'ihe onyonyo ma ọ bụ nhazi ọdịyo.
Pixel Binning na mmetụta ya na SNR
Mmetụta nke binning na nrịbama-na-mkpọtụ na-adabere na teknụzụ igwefoto na omume ihe mmetụta, n'ihi na arụmọrụ mkpọtụ nke igwefoto binne na enweghị ike nwere ike ịdịgasị iche nke ukwuu.
Igwefoto CCD nwere ike ichikota ụgwọ pikselụ dị n'akụkụ 'na mgbawa'. A na-ebute mkpọtụ agụpụta naanị otu oge, n'agbanyeghị na a ga-achịkọtakwa mgbaama gbara ọchịchịrị site na pixel ọ bụla.
Ọtụtụ igwefoto CMOS na-arụ ọrụ na-apụ apụ na mgbanaka, nke pụtara na a na-ebu ụzọ tụọ ụkpụrụ (ma gụọ ụda ewebata), wee chịkọta ya na dijitalụ. Mkpọtụ agụ maka nchịkọta ndị dị otú ahụ na-abawanye n'agbanyeghị mmụba site na mgbọrọgwụ square nke ọnụọgụ pikselụ chịkọtara, ya bụ site na nkeji 2 maka 2x2 binning.
Dị ka omume mkpọtụ nke sensọ nwere ike gbagwojuru anya, maka ngwa ọnụọgụ, ọ dị mma ka ịlele nkwụghachi azụ, nweta, ma gụọ mkpọtụ igwefoto n'ụdị binned, ma jiri ụkpụrụ ndị a maka nha nha nke mgbaàmà na mkpọtụ.
Mmechi
Usoro mgbaama na mkpọtụ (SNR) bụ otu n'ime metrik kacha mkpa na sayensị, injinia, na teknụzụ. Site na ịkọwapụta idoanya na oku ekwentị ruo na-enyere aka ịchọpụta ụyọkọ kpakpando dị anya, SNR na-akwado ogo nha na sistemu nkwukọrịta. Ịkụzi SNR abụghị naanị iburu usoro n'isi - ọ bụ maka ịghọta echiche, oke, na ahịa ahịa ụwa n'ezie. Site n'echiche a, ndị injinia na ndị nyocha nwere ike ịme nha ndị a pụrụ ịdabere na ya na usoro nhazi nke na-ewepụta nghọta bara uru ọbụlagodi na ọnọdụ mkpọtụ.
Chọrọ ịmụtakwu? Lelee akụkọ ndị metụtara ya:
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ikike niile echekwabara. Mgbe ị na-ekwu okwu, biko kwenye isi iyi:www.tucsen.com
