25/09/04I roto i te atahanga matihiko, he ngawari ki te whakaaro ko te taumira teitei ake he pai ake nga pikitia. He maha nga wa e hokohoko ana nga kaihanga kamera i nga punaha i runga i nga tatauranga megapixel, engari ko nga kaihanga arotahi e whakaatu ana i te mana whakaoti me te koi. Heoi, i roto i nga mahi, ko te kounga o te ahua ka whakawhirinaki ki nga whakaritenga o te arotahi me te puoro takitahi engari ki te pai o te rite.
I konei ka uru mai te tauira Nyquist. I te tuatahi he maataapono mai i te tukatuka tohu, ko te paearu a Nyquist te whakatakoto i te anga whakaaro mo te hopu tika i nga korero. I roto i te atahanga, ka whakarite kia mahi tahi te taumira whatu e tukuna ana e te arotahi me te taumira matihiko o te pukoro o te kamera.
Ko tenei tuhinga ka wetewete i te tauira o Nyquist i roto i te horopaki o te atahanga, ka whakamarama i te taurite i waenga i te taumira whatu me te kamera, me te whakarato i nga aratohu whaihua mo nga tono mai i te whakaahua ki te atahanga pūtaiao.
He aha te Nyquist Sampling?
Whakaahua 1: Ko te Nyquist sampling theorem
Runga:He tohu sinusoidal (cyan) ka ine, ka whakatauirahia ranei, ki nga waahi maha. Ko te raina roa-roa hina e tohu ana i te inenga 1 mo ia huringa o te tohu sinusoidal, e hopu ana i nga tihi tohu anake, e huna ana i te ahua pono o te tohu. Ka hopuhia e te pihi whero kua taiaroa ki te 1.1 inenga mo ia tauira, ka kitea he sinusoid engari he pohehe i te waa. He rite tenei ki te tauira Moiré.
Raro:Ka tangohia nga tauira e 2 mo ia huringa (raina iraira papura) ka tiimata te hopu i te ahua pono o te tohu.
Ko te Nyquist sampling theorem he maapono noa puta noa i te tukatuka tohu i roto i te hikohiko, te tukatuka ororongo, te whakaahua me etahi atu mara. Ko te kaupapa e tino marama ana ki te hanga ano i te auau i roto i te tohu, me hanga inenga kia rua neke atu i tera auau, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 1. Mo te ahua o ta tatou whakataunga whatu, ko te tikanga ko to tatou rahinga pika mokowā ahanoa me neke atu i te haurua o nga korero iti e ngana ana tatou ki te hopu, ki te karu, te haurua o te whakataunga a te karu.
Whakaaturanga 2: Te whakatauira Nyquist me nga pika tapawha: he mea nui te whakatakotoranga
Ma te whakamahi i te kaamera me te matiti pika tapawha, ko te take 2x tauira o te ariā Nyquist ka hopu tika i nga korero e tika ana ki te matiti pika. Mena kei te ngana ki te whakatau i nga hanganga i te koki ki te matiti pika, ka nui ake te rahi o te pika whai hua, tae atu ki te √2 wa nui ake i te hauroki. No reira, me 2√2 nga wa o te reeti mokowhiti ki te hopu i nga korero i te 45o ki te matiti pika.
Ko te take o tenei ka kitea ma te whakaaro ki te Whakaahua 2 (te haurua o runga). Whakaarohia kua tautuhia te rahi o te pika ki te taumira whatu, e whakaatu ana i nga tihi o nga puna tohu e rua e tata ana, me etahi atu korero e ngana ana tatou ki te whakatau, ia ia ake pika. Ahakoa ka kitea motuhake enei, karekau he tohu i roto i nga inenga ka puta he rua nga tihi motuhake – kare ano i tutuki ta matou whakamaramatanga mo te "whakatau". Ka hiahiatia he pika i waenga, ka hopu i te waa o te tohu. Ka tutuki tenei ma te rearua i te iti rawa o te reeti tauira mokowā, arā, te haurua o te rahi pika mokowā ahanoa.
Resolution Optical vs. Camera Resolution
Kia mohio ai tatou ki te mahi a te tauira Nyquist i roto i te whakaahua, me wehewehe e rua nga momo whakatau:
● Resolution Optical: Ka whakatauhia e te arotahi, e tohu ana te whakataunga whatu ki tona kaha ki te whakaputa i nga taipitopito pai. Ko nga mea penei i te kounga o te arotahi, te tuwhera, me te rerekee ka whakatau i tenei tepe. Ka whakamahia te mahi whakawhiti whakarereke (MTF) ki te ine i te pai o te whakawhiti rereke o te arotahi ki nga iarere mokowhiti rereke.
● Whakataunga Kaamera: Ka whakatauhia e te pukoro, ka whakawhirinaki te taumira o te kamera ki te rahi o te pika, te pika pika, me te rahi o te puoro. Te pika pika o akāmera CMOSka tautuhi tika i tana auau Nyquist, e whakatau ana i nga korero morahi ka taea e te puoro te hopu.
Ki te kore enei e rua e hono, ka puta nga raruraru. Ko te arotahi ka nui ake i te mana whakatau o te pukoro ka "moumomou", na te mea kaore e taea e te puoro te hopu i nga korero katoa. I tua atu, ko te pukoro taumira teitei e honoa ana me te arotahi iti-kounga ka puta nga whakaahua kaore e pai ake ahakoa te nui ake o nga megapixels.
Me pehea te Whakataurite i te Whakatau Ataata me te Whakaata Whakaata
Ko te whakataurite i nga optics me nga pūoko ko te whakarite i te auau Nyquist o te pūoko ki te auau tapahi whatu o te arotahi.
● Ko te auau Nyquist o te pūoko kāmera ka tatauhia hei 1 / (2 × pika pika). Ko tenei ka tautuhi i te auau mokowā teitei ka taea e te pūoko te tauira me te kore he ingoa ingoa.
● Ko te auau tapahi whatu kei runga i nga ahuatanga o te arotahi me te rereketanga.
Mo nga hua pai rawa atu, ko te auau Nyquist o te pukoro me hono ki te neke atu ranei i te kaha whakatau o te arotahi. I roto i te mahi, ko te tikanga pai ko te whakarite kia tata te haurua o te pika pika ki te iti rawa o te rahi o te arotahi.
Hei tauira, mena ka taea e te arotahi te whakatau i nga korero ki raro ki te 4 micrometers, katahi ka taurite te punaha ma te pukoro me nga rahi pika ~2 micrometers.
Whakatauritehia te Nyquist me te Whakataunga Whakaata kamera me te Wero o nga Pika Tapawha
Ko te hokohoko me te whakaheke i te rahi o te pika mokowā ahanoa ka heke te kaha ki te kohikohi marama. Na reira he mea nui kia taurite te hiahia mo te whakatau me te kohinga marama. I tua atu, ko nga rahinga pika mokowā ahanoa he nui ake te ahua o te tirohanga o te kaupapa atahanga. Mo nga tono e hiahia ana ki te whakatau pai, ka kiia he 'ture o te koromatua' te toenga tino pai ka patua penei: Ko te rahi o te pika mokowā ahanoa, ina whakareatia ki etahi take hei whakaatu mo Nyquist, me rite ki te taumira whatu. Ko tenei rahinga ka kiia ko te taumira kamera.
I te nuinga o nga wa ka heke iho te whakataurite optics me nga pūoko ki te whakarite kia rite te taumira tauira whai hua o te kamera ki te tepe taumira whatu o te arotahi. E kiia ana he punaha "ka rite ki a Nyquist" ina:
Taumira kamera = Taumira Optical
Ko te taumira o te kamera ka tukuna e:
Ko te take ki te kaute mo Nyquist e kiia ana ko te 2.3, ehara i te 2. Ko te take mo tenei e whai ake nei.
He tapawha (te tikanga) nga pika kamera, ka whakaritea ki runga matiti Ahu-2. Ko te rahi o te pika kua tautuhia hei whakamahi i te wharite ki tera taha e tohu ana i te whanui o nga pika i te taha o nga toki o tenei matiti. Mena kei te takoto nga ahuatanga e ngana ana matou ki te whakatau i tetahi koki engari ko te maha tino pai o te 90° e pa ana ki tenei matiti, ka nui ake te rahi o te pika whai hua, tae atu ki te √2 ≈ 1.41 te rahi o te pika i te 45°. Ka whakaatuhia tenei ki te Whakaahua 2 (te haurua o raro).
Ko te take e taunakitia ana e ai ki te paearu Nyquist i nga tuunga katoa ko te 2√2 ≈ 2.82. Heoi, na te tauhokohoko i whakahuahia i mua i waenga i te whakataunga me te kohinga marama, ka tūtohuhia he uara whakaraerae o te 2.3 hei tikanga matua.
Te Mahi a Nyquist Sampling in Imaging
Ko te tauira Nyquist te kaitiaki tatau o te pono o te ahua. Ina taka te reiti tauira ki raro i te tepe o Nyquist:
● Whakatauiraiti → ka puta te whakaingoatanga: nga korero teka, nga tapa kowhatu, nga tauira moiré ranei.
● Oversampling → ka hopu ake i nga raraunga kaore e taea e te optics te tuku, ka heke te hokinga mai: nga konae nui ake me nga tono tukatuka teitei ake me te kore e kitea nga whakapainga.
Ma te whakatauira tika he koi nga whakaahua me te pono ki te pono. Ka whakarato i te taurite i waenga i te whakaurunga whatu me te hopu matihiko, te karo i te whakatau moumou ki tetahi taha, ki te whakapohehe ranei i nga taonga toi i tera taha.
Nga Tono Mahi
Ehara i te ariā noa te whakatauira o Nyquist — he mea tino nui nga tono puta noa i nga kaupapa atahanga:
● Microscopy:Me whiriwhiri nga Kairangahau i nga pukoro e whakatauira ana kia rua nga waahanga iti rawa atu ka taea e te arotahi arotahi. Te whiriwhiri i te tikakāmera moroitiHe mea tino nui, i te mea me whakahāngai te rahi pika ki te taumira here-whakaiti o te whainga karu. Ko nga whare taiwhanga o naianei he pai akenga kamera sCMOS, e whakarato ana i te taurite o te tairongo, te awhe hihiri, me nga hanganga pika pai mo nga whakaahua koiora teitei.
● Whakaahua:Ko te hono i nga pūoko-megapixel teitei me nga arotahi kaore e taea te whakatau i nga korero tino pai he maha nga hua ka iti ake te whakapai ake i te koi. Ka whakatauritehia e nga kaitango whakaahua ngaio nga arotahi me nga kamera kia kore ai e moumou te whakatau.
● Whakaahua:Ko te hono i nga pūoko-megapixel teitei me nga arotahi kaore e taea te whakatau i nga korero tino pai he maha nga hua ka iti ake te whakapai ake i te koi. Ka whakatauritehia e nga kaitango whakaahua ngaio nga arotahi me nga kamera kia kore ai e moumou te whakatau.
● Tirohanga Miihini &Ngā Kāmera PūtaiaoI roto i te mana kounga me te tirotiro ahumahi, ka ngaro nga waahanga iti na te iti o te tauira ka kore e kitea nga waahanga koha. Ka taea te whakamahi i te tauira nui mo te topa matihiko, te tukatuka whakarei ranei.
Ko te wa e rite ai ki a Nyquist: Te Whakanuia me te Whakatauira Raro
Ko te tauira Nyquist te tohu i te toenga pai, engari i roto i nga mahi, ka taea e nga punaha atahanga te whakahiato, te iti ranei te tauira i runga i te tono.
He aha te Undersampling
Mo nga tono he mea nui ake te tairongo i te whakatau i nga korero iti rawa atu, ma te whakamahi i te rahinga pika mokowā ahanoa he nui ake i nga tono a Nyquist ka whai hua nui te kohinga marama. Ka kiia tenei ko te undersampling.
He pai rawa atu nga korero, engari ka whai hua ina:
● He mea tino nui te tairongo: ko nga pika nui ake te kohi marama ake, me te whakapai ake i te ōwehenga tohu-ki-haruru i roto i te atahanga marama iti.
● He mea nui te tere: he iti ake nga pika ka whakaiti i te wa panui, ka tere ake te hoko.
● Me whai hua te raraunga: he pai ake te rahi o nga konae i roto i nga punaha whaitiipurangi.
Tauira: I roto i te atahanga konupūmā, ngaohiko ranei, ka whakatauritehia nga tohu ki runga i nga rohe whai paanga, no reira ko te iti o te tauira ka pai ake te kohinga marama me te kore e whakararu i te putanga putaiao.
He aha te Oversampling
Engari, he maha nga tono he mea nui te whakatau i nga taipitopito pai, ko nga tono ranei e whakamahi ana i nga tikanga tātari i muri i te hokonga ki te whakaora i etahi atu korero i tua atu i te tepe wehewehenga, me iti ake nga pika atahanga i nga tono a Nyquist, e kiia ana ko te oversampling.
Ahakoa kaore tenei e whakanui ake i te taumira whatu pono, ka taea e ia te whai painga:
● Ka taea te topa matihiko me te iti ake o te mate o te kounga.
● Ka whakapai ake i muri i te tukatuka (hei tauira, te whakaheke, te whakakore, te tino-taumira).
● Ka whakaiti i te ingoa ingoa ka kitea i te wa ka whakahekehia nga whakaahua i muri mai.
Tauira: I roto i te moroiti, ka taea e te kaamera sCMOS taumira teitei te tauira i nga hanganga pūkoro kia taea ai e nga algorithms rorohiko te tango i nga korero pai kei tua atu i te tepe wehewehenga.
Nga Pohehe noa
1, He nui ake nga megapixels he koi ake nga whakaahua.
Ehara i te pono. Ko te koi ka whakawhirinaki ki te mana whakatau o te arotahi me te tika o nga tauira o te pūoko.
2、Ko nga arotahi pai he pai te mahi me tetahi pūoko taumira teitei.
Ma te pai o te tauritenga i waenga i te taumira o te arotahi me te pika pika ka iti te mahi.
3、Ko te tauira Nyquist he mea tika ki te tukatuka tohu, kaua ki te whakaahua.
Engari, ko te whakaahua matihiko he mahinga tauira, a ko Nyquist te mea e tika ana ki konei penei i roto i nga ororongo, i nga whakawhitiwhiti korero ranei.
Whakamutunga
He nui ake te tangohanga o te Nyquist i te tangohanga pangarau - ko te maataapono e whakarite kia mahi tahi te whakatau mata me te mamati. Ma te whakahāngai i te mana whakatau o nga arotahi me te kaha ki te whakatauira o nga pūoko, ka tino marama nga punaha atahanga me te kore he taonga toi me te kaha moumou.
Mo nga tohunga ngaio i roto i nga mara kanorau penei i te microscopy, te arorangi, te whakaahua, me te tirohanga miihini, ko te maarama ki te tauira Nyquist te mea matua ki te hoahoa, ki te whiriwhiri ranei i nga punaha atahanga e whakaputa hua pono. Ko te mutunga, ko te kounga o te ahua karekau mai i te turaki i tetahi whakaritenga ki runga rawa engari mai i te ekenga taurite.
FAQ
Ka aha mena karekau te tauira o Nyquist i makona ki te kamera?
Ka taka te reiti tauira ki raro i te tepe o Nyquist, kaore e taea e te pukoro te whakaatu tika i nga korero pai. Ka hua tenei ki te whakaingoatanga, ka puta mai he tapa kowhatu, he tauira moiré, he kakano teka ranei karekau i te waahi tuuturu.
He pehea te paanga o te rahi pika ki te tauira Nyquist?
Ko nga pika iti ake ka piki ake te auau Nyquist, ko te tikanga ka taea e te puoro te whakatau i nga korero pai ake. Engari ki te kore e taea e te arotahi te tuku i taua taumata taumira, he iti te uara o nga pika taapiri ka nui ake te haruru.
He rereke te tauira o Nyquist mo te mokowhiti me nga pūoko tae?
Ae. I roto i te pūoko monohiko, ka whakaatu tika nga tauira pika katoa, no reira ka rite te auau Nyquist whai hua ki te pitch pika. I roto i te pūoko tae me te tātari Bayer, he iti te tauira o ia hongere tae, no reira ka iti ake te whakataunga whai hua i muri i te whakaheke.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Pūmau te mana. Ina korero koe, me mihi ki te puna:www.tucsen.com
