25/08/19Mgbe a bịara n'iweta onyonyo ziri ezi na ntụkwasị obi na nyocha sayensị, ogo data gị dabere karịa naanị mkpebi ma ọ bụ nha sensọ. Otu n'ime ihe kacha mkpa-ma mgbe ụfọdụ a na-eleghara anya-metrics bụ Signal-to-Noise Ratio (SNR). Na sistemu onyonyo, SNR na-ekpebi etu ị ga-esi mara nke ọma n'ezie mgbama (ozi bara uru) na mkpọtụ achọghị.
N'ime ngwa onyogho sayensị dị ka microscopy, mbara igwe, na spectroscopy, SNR adịghị mma nwere ike ịpụta ọdịiche dị n'etiti ịchọpụta ebumnuche siri ike na efu kpamkpam. Edemede a na-enyocha ka esi akọwa SNR, ihe kpatara o ji dị mkpa, ka o si emetụta ọdịiche, yana otu esi ahọrọ na bulie igwefoto sayensị dabere na metrik a dị oke egwu.
Kedu ihe bụ Mgbama-na-Mkpọtụ Ratio na kedu ka esi akọwapụta ya?
Signal to Noise Ratio (SNR) bụ ihe kachasị mkpa maka ogo onyonyo anyị, nke dị n'ọdịiche onyonyo, yana ọtụtụ oge kacha baa uru na-ekpebi ma igwefoto nwere mmetụta zuru oke maka ngwa gị.
Mgbalị imeziwanye mmetụta igwefoto na-agbagharị gburugburu ma na-eme ka mgbama anakọtara:
● Site na nkwalite n'arụ ọrụ quantum ma ọ bụ mmụba na nha pikselụ
● Mbelata isi iyi nke dabere na igwefoto
Isi mmalite mkpọtụ na-agbakwụnye ọnụ, mana dabere n'ọnọdụ mmadụ nwere ike ịchịkwa, ma ekwesịrị ilekwasị anya na mgbe ị na-anwa imeziwanye SNR - ma ọ bụ site na ịkwalite ntọala ma ọ bụ ntọlite ma ọ bụ ịkwalite na isi mmalite ọkụ, ngwa anya na igwefoto ka mma.
Ọ bụ ihe mkpirisi nkịtị ịkọwa onyonyo n'usoro nke otu mgbama na mkpọtụ ruru, dịka ọmụmaatụ ikwu na onyonyo nwere SNR nke '15'. Otú ọ dị, dị ka ọ pụtara ìhè site na aha, mgbama-na-mkpọtụ ruru na-adabere na mgbama, nke ga-n'ezie dị iche iche maka onye ọ bụla pixel. Nke a bụ ihe na-enye anyị onyinyo.
SNR nke onyonyo na-ezokarị aka na SNR nke mgbama kacha elu nke mmasị n'ime onyonyo a. Dịka ọmụmaatụ, SNR sitere na onyonyo sel fluorescent na okirikiri gbara ọchịchịrị ga-eji ike mgbaama kacha elu sitere na pikselụ nke nhazi mmasị n'ime cell.
Ọ bụghị onye nnọchi anya ị were, dịka ọmụmaatụ, uru pụtara maka SNR nke onyonyo niile. Na usoro dị ka fluorescence microscopy ebe okirikiri gbara ọchịchịrị nwere foton efu achọpụtara nwere ike bụrụ ihe nkịtị, pikselụ mgbama efu ndị a nwere SNR nke efu. Ya mere, nkezi ọ bụla n'ofe onyonyo ga-adabere na pikselụ ndabere ole a na-elele.
Ihe kpatara SNR ji dị mkpa maka igwefoto sayensị
N'ihe onyonyo sayensị, SNR na-emetụta kpọmkwem otu ị ga-esi mata nkọwa ndị na-adịghị ike, tụọ data ọnụọgụ, na mepụtaghachi nsonaazụ.
●Nkọwapụta onyonyo- SNR dị elu na-ebelata ọka ma mee ka ihe owuwu dị mma hụ.
●Izi ezi data- Na-ebelata mperi nha na nnwale dabere ike.
●Arụmọrụ obere ọkụ- Ihe dị mkpa maka microscopy fluorescence, astrophotography nke mbara igwe, na spectroscopy, ebe ọnụ ọgụgụ photon dị ntakịrị.
Ma ị na-eji asCMOS igwefotomaka onyonyo ọsọ ọsọ ma ọ bụ CCD jụrụ oyi maka ngwa ekpughere ogologo oge, ịghọta SNR na-enyere gị aka ịhazi azụmaahịa azụmaahịa.
Kedu ka SNR si emetụta ọdịiche onyonyo
Ọdịiche bụ ihe dị iche na ike dị n'etiti mpaghara ọkụ na ebe gbara ọchịchịrị nke onyonyo. Maka ọtụtụ ngwa, ezigbo ọdịiche oyiyi dị n'ime mpaghara mmasị bụ njedebe njedebe.
Enwere ọtụtụ ihe dị n'ime isiokwu onyonyo, sistemu anya na ọnọdụ onyonyo bụ isi ihe na-ekpebi ihe dị iche na onyonyo, dị ka ogo lens na ọnụọgụ ọkụ n'azụ.
●Ọnụahịa kasị elu nke SNR→ Nkewa dị iche n'etiti mpaghara na-egbuke egbuke na ọchịchịrị; n'ọnụ na-egosi crip; nkọwa aghụghọ ka na-ahụ anya.
●SNR dị ala→ Ebe gbara ọchịchịrị na-enwu enwu n'ihi mkpọtụ, ebe ndị na-egbuke egbuke na-adabawanye, na ọdịiche oyiyi n'ozuzu na-adaba adaba.
Dịka ọmụmaatụ, na microscopy fluorescence, SNR dị ala nwere ike ime ka ngwakọta fluorescent na-esighị ike n'ime ndabere, na-eme ka nyocha nke quantitative ghara ịdabere na ya. Na mbara igwe, kpakpando ndị dara mbà ma ọ bụ ụyọkọ kpakpando nwere ike ịla n'iyi kpamkpam na data mkpọtụ.
Agbanyeghị, enwerekwa ihe dị n'ime igwefoto n'onwe ya - isi ihe bụ mgbama na oke mkpọtụ. Ọzọkwa, na karịsịa na obere ọkụ, ihe oyiyi ike na-egbuke egbuke, otú e si egosipụta ihe oyiyi ahụ na nyochaa, na-ekere òkè dị ukwuu n'ichepụta ihe oyiyi. N'iji mkpọtụ dị elu na mpaghara gbara ọchịchịrị nke onyonyo a, algọridim ihe onyonyo akpaaka nwere ike mee ka njigide ala ha dị ala site na pikselụ mkpọtụ dị ala, ebe oke oke na-abawanye site na mkpọtụ na pikselụ mgbama dị elu. Nke a bụ ihe kpatara njirimara 'asachapụ' isi awọ nke onyonyo SNR dị ala. Enwere ike nweta ọdịiche ka mma site na ịtọ ntọala ala na mwepu igwefoto.
Ihe ndị na-emetụta SNR na igwefoto sayensị
Ọtụtụ imewe na parampat arụmọrụ na-emetụta SNR nke sistemu igwefoto:
Teknụzụ sensọ
● sCMOS - Na-ejikọta mkpọtụ ọgụgụ dị ala na ọnụ ọgụgụ etiti dị elu, dị mma maka eserese dị ike.
● CCD – Akụkọ ihe mere eme na-enye obere mkpọtụ na ogologo mkpughe, mana ọ dị nwayọ karịa atụmatụ CMOS ọgbara ọhụrụ.
● EMCCD - Na-eji nkwalite on-chip kwalite akara adịghị ike, mana ọ nwere ike iwebata mkpọtụ ọtụtụ.
Nha Pixel na ihe mejupụtara
Pikselụ buru ibu na-anakọtakwu foton, na-abawanye mgbama wee si otú ahụ SNR.
Nrụpụta nke Quantum (QE)
QE dị elu pụtara ka a na-atụgharị foton ndị na-abata ka ọ bụrụ eletrọn, na-eme ka SNR dịkwuo mma.
Oge mkpughepu
Mkpughe ogologo oge na-achịkọtakwu foton, na-abawanye mgbama, mana ọ nwekwara ike ịbawanye mkpọtụ ọchịchịrị ugbu a.
Sistemụ jụrụ oyi
Ịjụ oyi na-ebelata ọchịchịrị ugbu a, na-eme ka SNR dịkwuo mma maka ikpughe ogologo oge.
Optics na ọkụ
Igwe anya anya dị elu na ọkụ kwụsiri ike na-ebuli njide mgbaàmà wee belata mgbanwe.
Ọmụmaatụ nke ụkpụrụ SNR kacha elu dị iche iche
N'ihe onyonyo, PSNR na-ezokarị aka n'echiche kachasị n'ihe gbasara saturation pixel. N'agbanyeghị ọdịiche dị na isiokwu onyonyo, ọnọdụ onyonyo na teknụzụ igwefoto, maka igwefoto sayensị ọdịnala, onyonyo nwere otu mgbama na mkpọtụ nwere ike ịnwe myirịta. Ogo nke 'graininess', mgbanwe site na etiti ruo etiti, na ruo n'ókè ụfọdụ ọdịiche, nwere ike ha niile yie n'ofe ọnọdụ ndị a dị iche iche. Ya mere, ọ ga-ekwe omume ịnweta nghọta nke ụkpụrụ SNR na ọnọdụ dị iche iche na ihe ịma aka ha na-egosi site na ihe oyiyi nnọchiteanya, dị ka ndị e gosiri na tebụl.
IHE: Enyere ụkpụrụ mgbaama kacha elu na fotoelectrons maka ahịrị ọ bụla na-acha anụnụ anụnụ. Onyonyo niile egosipụtara na akpaaka histogram scaling, na-eleghara (saturating) 0.35% nke pikselụ na-egbuke egbuke na nke gbara ọchịchịrị. Ogidi onyonyo abụọ aka ekpe: Onyonyo dabere na oghere nke ebumnuche nnwale onyonyo. Ogidi anọ aka nri: Ascaris weghaara na fluorescence nwere ebumnuche microscope 10x. Iji gosi ọdịiche frere-to-frame na ụkpụrụ pikselụ dị na SNR dị ala, ewepụtara okpokolo agba atọ na-esochi.
Egosiputara onyonyo dabere na oghere nke ebumnuche ule, yana ihe onyonyo nke fluorescence, yana nlegharị anya mbugharị nke onyonyo fluorescent na-egosi mgbanwe dị n'ime okpokolo agba atọ sochiri. A na-enyekwa ọnụ ọgụgụ foto-electron kacha elu na ọkwa mgbaama ọ bụla.
Ọnụọgụ na-esonụ na-egosi njuju nke foto atụ ndị a maka ntụnye aka.
Onyonyo tozuru oke ejiri mee ihe atụ tebụl mgbama na mkpọtụ
Aka ekpe: Ihe nlere anya onyonyo ejiri oghere see foto.
Right: Ihe nlele nke ngalaba irighiri Ascaris nematode elere anya na microscopy fluorescence na mmụba 10x.
SNR na ngwa
SNR dị oke mkpa n'ofe mpaghara dị iche iche:
● Mikroskopu - Ịchọta nhụsianya na-adịghị mma na ihe nlele nke ndụ chọrọ SNR dị elu iji zere ihe ọjọọ.
● Astronomy - Ịmata ụyọkọ kpakpando ndị dị anya ma ọ bụ mbara ala na-achọ ikpughe ogologo oge na obere mkpọtụ.
● Spectroscopy - SNR dị elu na-eme ka nha nha kacha elu dị na nyocha kemịkalụ.
● Nyocha ụlọ ọrụ - N'ime ahịrị mgbakọ dị ala, SNR dị elu na-enyere aka ịchọpụta ntụpọ na ntụkwasị obi.
Ịhọrọ igwefoto sayensị na SNR ziri ezi
Mgbe ị na-enyocha igwefoto sayensị ọhụrụ:
●Lelee nkọwapụta SNR- Tulee ụkpụrụ dB n'okpuru ọnọdụ yiri ngwa gị.
●Hazie metrics ndị ọzọ- Tulee arụmọrụ quantum, oke ike yana ọnụego etiti.
●Teknụzụ dakọtara iji Okwu- Maka ihe nkiri dị egwu dị elu, igwefoto sCMOS nwere ike ịdị mma; maka isiokwu static dị ala dị ala, CCD ma ọ bụ EMCCD jụrụ oyi nwere ike ịrụ ọrụ nke ọma.
●Njikọta maka ịrụ ọrụ nke ọma- Ọ bụ ezie na ọ naghị emetụta SNR ozugbo, njirimara dị ka mmepụta HDMI nwere ike ime ka nyochaa ihe onyonyo oge, na-enyere gị aka ịchọpụta ngwa ngwa na ntọala nnweta gị nweta SNR chọrọ.
Mmechi
Ratio Signal-to-Noise (SNR) bụ metric arụmọrụ bụ isi nke na-emetụta idoanya na ntụkwasị obi nke onyonyo sayensị. Ịghọta otú e si akọwa SNR, ihe ndị na-emetụta ya, na ihe ndị dị na ụkpụrụ SNR dị iche iche na-enye ndị na-eme nchọpụta na ndị ọrụ nkà na ụzụ nyochaa usoro ntanetị nke ọma. Site n'itinye ihe ọmụma a n'ọrụ-ma ọ bụrụ na ị na-ahọrọ nke ọhụrụigwefoto sayensịma ọ bụ na-ebuli ntọlite dị adị-ị nwere ike hụ na usoro ọrụ onyonyo gị weghara data na ọkwa nke ziri ezi achọrọ maka ngwa gị akọwapụtara.
Ajụjụ
Kedu ihe a na-ewere dị ka "ezigbo" SNR maka igwefoto sayensị?
Ezigbo SNR dabere na ngwa ahụ. Maka ọrụ na-achọsi ike nke ukwuu - dị ka fluorescence microscopy ma ọ bụ mbara igwe - SNR n'elu 40 dB ka a na-akwadokarị, ebe ọ na-emepụta ihe oyiyi na obere mkpọtụ a na-ahụ anya ma na-echekwa nkọwa dị mma. Maka iji ụlọ nyocha izugbe ma ọ bụ nyocha ụlọ ọrụ, 35-40 dB nwere ike zuo oke. Ihe ọ bụla dị n'okpuru 30 dB ga-egosipụtakarị ọka a na-ahụ anya ma nwee ike imebi izi ezi, karịsịa na ọnọdụ ndị dị ala.
Kedu ka arụmọrụ quantum (QE) si emetụta SNR?
Ịrụ ọrụ nke Quantum na-atụ etu ihe mmetụta si agbanwe foton na-abata ka ọ bụrụ eletrọn nke ọma. QE dị elu pụtara ọtụtụ ọkụ dị ka ejidere dị ka mgbama, na-akwalite ọnụọgụgụ na nha SNR. Nke a dị mkpa karịsịa na ọnọdụ dị ala, ebe foton ọ bụla bara uru. Dịka ọmụmaatụ, igwefoto sCMOS nwere QE nke 80% ga-enweta SNR dị elu n'okpuru ọnọdụ ndị yiri ya ma e jiri ya tụnyere ihe mmetụta nwere 50% QE, nanị n'ihi na ọ na-ejide mgbaàmà ndị ọzọ a na-ejikarị eme ihe.
Kedu ihe dị iche n'etiti SNR na Contrast-to-Noise Ratio (CNR)?
Ọ bụ ezie na SNR na-atụle ike mgbama n'ozuzu ya na mkpọtụ, CNR na-elekwasị anya na visibiliti nke otu njirimara megide ndabere ya. N'ihe onyonyo sayensị, ha abụọ dị mkpa: SNR na-agwa gị ka “dị ọcha” onyonyo a si dị n'ozuzu ya, ebe CNR na-ekpebi ma otu ihe nwere mmasị na-apụta zuru oke maka nchọpụta ma ọ bụ nha.
Chọrọ ịmụtakwu? Lelee akụkọ ndị metụtara ya:
Nrụpụta nke Quantum na Igwefoto Sayensị: Nduzi onye mbido
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ikike niile echekwabara. Mgbe ị na-ehota ihe, biko kwenye isi iyi:www.tucsen.com
