25/08/19Dema ku dor tê ser girtina wêneyên rast û pêbawer di lêkolînên zanistî de, kalîteya daneyên we ji çareseriyê an mezinahiya sensorê bêtir tiştan ve girêdayî ye. Yek ji metrîkên herî girîng - lê carinan nayê paşguh kirin - Rêjeya Sînyal-ber-Deng (SNR) ye. Di pergalên wênekirinê de, SNR diyar dike ka hûn çiqas bi zelalî dikarin sînyala rastîn (agahiyên kêrhatî) ji dengê nexwestî cuda bikin.
Di sepanên wênekirina zanistî de wekî mîkroskopî, astronomî û spektroskopiyê, SNR-ya xirab dikare bibe sedema ferqa di navbera tespîtkirina hedefeke lawaz û windakirina wê bi tevahî de. Ev gotar vedikole ka SNR çawa tê pênasekirin, çima girîng e, çawa bandorê li kontrastê dike, û meriv çawa kamerayek zanistî li gorî vê pîvana krîtîk hildibijêre û çêtir dike.
Rêjeya Sînyal-Deng Çi ye û Çawa Tê Pênasekirin?
Rêjeya Sînyal-Deng (SNR) pîvana herî girîng a kalîteya wêneya me ye, di kontrastê wêneyê de bingehîn e, û pir caran faktora diyarker a herî bikêrhatî ye ku di diyarkirina hesasiyeta kamerayek ji bo serlêdana we de çi ye.
Hewldanên ji bo baştirkirina hesasiyeta kamerayê li dora herduyan jî dizivirin: baştirkirina sînyala berhevkirî
● Bi rêya başkirinên di karîgeriya kûantûmê de an jî zêdebûna mezinahiya pîkselê
● Kêmkirina çavkaniyên deng ên girêdayî kamerayê
Çavkaniyên deng bi hev re kom dibin, lê li gorî şert û mercan yek dikare serdest be, û divê dema ku hewl tê dayîn ku SNR were baştir kirin - çi bi rêya çêtirkirina mîhengan an sazkirinê, an jî bi nûvekirina çavkaniyên ronahiyê, optîk û kamerayên çêtir - li ser wan bisekine.
Ev kurtenivîsek gelemperî ye ku wêneyan bi rêjeya sînyala-deng a yekane vebêjin, bo nimûne îdiakirina ku wêneyek xwedî SNR ya '15' e. Lêbelê, wekî ku ji navê wê diyar e, rêjeya sînyala-deng bi sînyalê ve girêdayî ye, ku bê guman ji bo her pîkselê dê cûda be. Ev e ya ku wêneya me dide me.
SNR-ya wêneyekê bi gelemperî behsa SNR-ya sînyala lûtkeyê ya di nav wêneyê de dike. Bo nimûne, SNR ji wêneyek şaneyên floresan li ser paşxaneyek tarî dê şîdeta sînyala lûtkeyê ji pîkselên avahiyek balkêş di nav şaneyê de bikar bîne.
Bo nimûne, ne temsîlkar e ku meriv nirxek navînî ji bo SNR-ya tevahiya wêneyê bigire. Di teknîkên wekî mîkroskopiya flûoresansê de ku paşxaneyek tarî bi sifir fotonên tespîtkirî dikare gelemperî be, van pîkselên sînyala sifir SNR-ya wan sifir e. Ji ber vê yekê, her navînî li seranserê wêneyek dê bi hejmara pîkselên paşxaneyê ve girêdayî be.
Çima SNR ji bo Kamerayên Zanistî Girîng e
Di wênekirina zanistî de, SNR rasterast bandorê li ser ka hûn çiqas baş dikarin hûrguliyên lawaz nas bikin, daneyên hejmarî bipîvin û encaman ji nû ve hilberînin.
●Zelaliya Wêneyê- SNR-ya bilindtir genimbûnê kêm dike û avahiyên nazik xuya dike.
●Rastbûna Daneyan- Di ceribandinên li ser bingeha şiddetê de xeletiyên pîvandinê kêm dike.
●Performansa Ronahiya Kêm- Ji bo mîkroskopiya flûoresansê, astrofotografiya ezmanê kûr, û spektroskopiyê girîng e, ku li wir jimara fotonan bi xwezayî kêm e.
Ma hûn bikar tînin an nakameraya sCMOSJi bo wênekêşiya bilez an CCD-ya sarbûyî ji bo sepanên ekspozyona dirêj, têgihîştina SNR-ê ji we re dibe alîkar ku hûn hevsengiya tawîzên performansê çêbikin.
Çawa SNR Bandorê li Kontrastê Wêneyê Dike
Kontrast cudahiya nisbî ya di navbera şiddeta deverên ronahî û deverên tarî yên wêneyekê de ye. Ji bo gelek serlêdanan, kontrasteke baş a wêneyê di nav deverên balkêş de armanca dawîn e.
Gelek faktor hene di nav mijara wênekirinê, pergala optîkî û şert û mercên wênekirinê de ku faktorên sereke yên diyarker ên berevajîkirina wêneyê ne, wekî kalîteya lensê û mîqdara ronahiya paşxaneyê.
●SNR-ya bilind→ Cudahiyek zelal di navbera herêmên geş û tarî de; qirax zelal xuya dikin; hûrguliyên nazik xuya dibin.
●SNR-ya nizm→ Deverên tarî ji ber deng geştir dibin, deverên ronî tarîtir dibin, û berevajîya giştî ya wêneyê duqat dibe.
Bo nimûne, di mîkroskopiya flûoresansê de, SNR-ya nizm dikare bibe sedema ku nimûneyek fluoresansa qels bi paşxaneyê re tevlîhev bibe, û analîza hejmarî ne pêbawer bike. Di astronomiyê de, stêrkên qels an galaksiyan dikarin di daneyên dengdar de bi tevahî winda bibin.
Lêbelê, di nav kamerayê de faktor jî hene - faktora sereke Rêjeya Sînyal-Deng e. Wekî din, û bi taybetî di ronahiya kêm de, pîvana şîddeta wêneyê, ango çawa wêne li ser monîtorê tê nîşandan, roleke mezin di kontrastê wêneyê yê têgihîştî de dilîze. Bi dengê bilind li deverên tarî yên wêneyê, algorîtmayên pîvana otomatîk a wêneyê dikarin sînorê xwe yê jêrîn ji hêla pîkselên bi deng ên nirxê kêm ve pir nizm bikin, di heman demê de sînorê bilind ji hêla deng di pîkselên sînyala bilind de zêde dibe. Ev sedema xuyangiya gewr a 'şuştî' ya taybetmendî ya wêneyên SNR-ya kêm e. Bi danîna sînorê jêrîn li ser dûrketina kamerayê, kontrastek çêtir dikare were bidestxistin.
Faktorên ku bandorê li SNR-ê di Kamerayên Zanistî de dikin
Çend parametreyên sêwirandin û xebitandinê bandorê li SNR-ya pergala kamerayê dikin:
Teknolojiya Sensorê
● sCMOS – Dengê xwendinê yê kêm û rêjeyên çarçoveyê yên bilind bi hev re dike yek, ji bo wênekirina dînamîk îdeal e.
● CCD – Di dîrokê de di dema dirêjkirina demê de dengek kêm pêşkêş dike, lê ji sêwiranên CMOS yên nûjen hêdîtir e.
● EMCCD – Ji bo zêdekirina sînyalên qels, amplîfîkasyona li ser çîpê bikar tîne, lê dikare dengê piralî derxe holê.
Mezinahiya Pîkselê û Faktora Dagirtinê
Pîkselên mezintir bêtir foton berhev dikin, sînyalê û bi vî rengî SNR zêde dikin.
Karîgeriya Kuantumê (QE)
QE ya bilindtir tê vê wateyê ku bêtir fotonên hatin vediguherin elektronan, û SNR baştir dikin.
Dema tûşbûnê
Temrînên dirêjtir bêtir foton kom dikin, sînyalê zêde dikin, lê dibe ku dengê herikîna tarî jî zêde bikin.
Sîstemên Sarkirinê
Sarbûn herikîna tarî kêm dike, û SNR-ê ji bo ekspozasyonên dirêj bi girîngî baştir dike.
Optîk û Ronahîkirin
Lensên bi kalîte bilind û ronîkirina stabîl girtina sînyalê zêde dikin û guherbariyê kêm dikin.
Nimûneyên Nirxên SNR-ê yên Bilind ên Cûda
Di wênekirinê de, PSNR pir caran behsa herî zêde ya teorîk a li gorî têrbûna pîkselê dike. Tevî cudahîyên di mijarên wênekirinê, şert û mercên wênekirinê û teknolojiya kamerayê de, ji bo kamerayên zanistî yên kevneşopî, wêneyên bi heman rêjeya sînyala-deng dikarin dişibin hev. Asta 'danîbûnê', guherîna ji çarçoveyekê bo çarçoveyekê, û heta radeyekê berevajî, hemî dikarin di nav van şert û mercên cûda de dişibin hev. Ji ber vê yekê, gengaz e ku meriv ji wêneyên temsîlkar, wekî yên ku di tabloyê de têne nîşandan, têgihîştinek li ser nirxên SNR û şert û mercên cûda û dijwarîyên ku ew destnîşan dikin bi dest bixe.
NOT: Nirxên sînyala herî bilind di fotoelektronan de ji bo her rêzê bi şîn têne dayîn. Hemû wêne bi pîvana hîstogramê ya otomatîk têne xuyang kirin, bêyî ku %0.35 ji pîkselên herî geş û herî tarî were têrkirin (têrkirin). Du stûnên wêneyê yên çepê: Wênekirina li ser bingeha lensê ya hedefek ceribandina wênekirinê. Çar stûnên rastê: Ascarîd bi objektîfek mîkroskopa 10x bi fluoresansê hatî girtin. Ji bo nîşandana guherînên çarçove-bi-çarçove di nirxên pîkselan de di SNR-ya nizmtir de, sê çarçove li pey hev têne peyda kirin.
Wêneyekî li ser lensê yê hedefeke ceribandinê, digel wêneyekî mîkroskopiya flûoresansê, her du jî têne nîşandan, digel dîtineke mezinkirî ya wêneya flûoresansê ku guherîna di nav 3 çarçoveyên li pey hev de nîşan dide. Jimara fotoelektronên herî zêde di her asta sînyalê de jî tê dayîn.
Wêneya jêrîn guhertoyên tevahî yên van wêneyên mînakî ji bo referansê nîşan dide.
Wêneyên bi mezinahiya tevahî yên ku ji bo nimûneyên rêjeya sînyalê-deng hatine bikar anîn, tabloya
ÇepHedefeke ceribandina wênekêşiyê ku bi lenzê hatiye kişandin.
RastNimûneyek ji beşa kurmê nematodê Ascaris ku bi mîkroskopiya flûoresansê bi mezinkirina 10x hatiye dîtin.
SNR di Serlêdanan de
SNR di warên cûrbecûr de girîng e ji bo mîsyonê:
● Mîkroskopî – Tesbîtkirina fluoresansa qels di nimûneyên biyolojîkî de ji bo dûrketina ji encamên neyînî yên derewîn hewceyê SNR-ya bilind e.
● Astronomî – Nasîna galaksiyên dûr an jî eksoplanetan hewceyê wêneyên dirêj û bi dengekî kêm e.
● Spektroskopî - SNR-ya bilind pîvandinên rast ên şîddeta lûtkeyê di analîza kîmyewî de misoger dike.
● Kontrola Pîşesaziyê - Di xetên montajê yên di bin ronahiya kêm de, SNR-ya bilind dibe alîkar ku kêmasiyên bi awayekî pêbawer werin tespît kirin.
Hilbijartina Kamerayek Zanistî bi SNR-ya Rast
Dema nirxandina kamerayek zanistî ya nû:
●Taybetmendiyên SNR-ê kontrol bikin- Nirxên dB di bin şert û mercên mîna serîlêdana we de bidin ber hev.
●Metrîkên Din Hevseng Bike- Karîgeriya kuantumê, rêza dînamîk, û rêjeya çarçoveyê bifikirin.
●Teknolojiyê li gorî rewşa bikaranînê berawird bike- Ji bo dîmenên dînamîk ên bi leza bilind, kamerayek sCMOS dikare îdeal be; ji bo mijarên statîk ên bi ronahiya pir kêm, CCD an EMCCD-yek sarbûyî dikare çêtir performansê bike.
●Girêdanbûn ji bo Karîgeriya Herikîna Kar- Her çend rasterast bandorê li SNR nekin jî, taybetmendiyên wekî derana HDMI dikarin nirxandina wêneyê di wextê rast de çalak bikin, û ji we re bibin alîkar ku hûn zû piştrast bikin ku mîhengên bidestxistina we SNR-ya xwestî digirin.
Xelasî
Rêjeya Sînyal-ber-Deng (SNR) pîvanek performansê ya sereke ye ku rasterast bandorê li zelalî û pêbaweriya wêneyên zanistî dike. Fêmkirina ka SNR çawa tê pênasekirin, faktorên ku bandorê li wê dikin, û bandorên nirxên SNR yên cûda dihêle ku lêkolîner û bikarhênerên teknîkî pergalên wênekirinê bi bandortir binirxînin. Bi sepandina vê zanînê - çi di hilbijartina nû dekameraya zanistîan jî baştirkirina sazkirinek heyî - hûn dikarin piştrast bikin ku herikîna karê wênekêşiya we daneyan bi asta rastbûna ku ji bo serîlêdana weya taybetî hewce dike digire.
Pirsên Pir tên Pirsîn
Ji bo kamerayên zanistî çi SNR-ya "baş" tê hesibandin?
SNR-ya îdeal bi serîlêdanê ve girêdayî ye. Ji bo karên pir daxwazkar û hejmarî - wekî mîkroskopiya flûoresansê an astronomiyê - bi gelemperî SNR-yek ji 40 dB-ê jortir tê pêşniyar kirin, ji ber ku ew wêneyan bi dengê xuya yê herî kêm çêdike û hûrguliyên hûr diparêze. Ji bo karanîna giştî ya laboratîfê an vekolîna pîşesaziyê, 35-40 dB dikare bes be. Her tiştê ku di bin 30 dB de ye bi gelemperî dê danên xuya nîşan bide û dikare rastbûnê xirab bike, nemaze di rewşên kontrastê kêm de.
Karîgeriya kûantûmê (QE) çawa bandorê li SNR dike?
Karîgeriya kûantûmê dipîve ka sensorek çiqas bi bandor fotonên hatinî vediguherîne elektronan. QE-yeke bilindtir tê vê wateyê ku bêtir ronahiya berdest wekî sînyalek tê girtin, ku hejmarkerê di hevkêşeya SNR-ê de zêde dike. Ev bi taybetî di senaryoyên ronahiya kêm de girîng e, ku her foton tê de tê hesibandin. Mînakî, kamerayek sCMOS bi QE-yeke %80 dê di bin şert û mercên wekhev de SNR-yeke bilindtir bi dest bixe li gorî sensorek bi QE-yeke %50, tenê ji ber ku ew sînyala bikêrhatîtir digire.
Cûdahiya di navbera SNR û Rêjeya Kontrast-bi-Deng (CNR) de çi ye?
Her çiqas SNR hêza giştî ya sînyalê li gorî deng dipîve jî, CNR li ser dîtina taybetmendiyek taybetî li hember paşxaneya wê disekine. Di wênekirina zanistî de, her du jî girîng in: SNR ji we re vedibêje ka wêne bi tevahî çiqas "paqij" e, lê CNR diyar dike ka gelo tiştek taybetî ya balkêş ji bo tespîtkirin an pîvandinê têra xwe derdikeve pêş.
Dixwazî bêtir fêr bibî? Li gotarên têkildar binêre：
Karîgeriya Kuantumê di Kamerayên Zanistî de: Rêbernameyek ji bo Destpêkeran
Tucsen Photonics Co., Ltd. Hemû maf parastî ne. Dema îqtibaskirinê, ji kerema xwe çavkaniyê destnîşan bikin:www.tucsen.com
