25/08/19جڏهن سائنسي تحقيق ۾ صحيح ۽ قابل اعتماد تصويرون ڪڍڻ جي ڳالهه اچي ٿي، ته توهان جي ڊيٽا جو معيار صرف ريزوليوشن يا سينسر جي سائيز کان وڌيڪ تي منحصر آهي. سڀ کان اهم مان هڪ - پر ڪڏهن ڪڏهن نظرانداز ڪيو ويندو آهي - ميٽرڪس سگنل کان شور جي تناسب (SNR) آهي. تصويري نظام ۾، SNR اهو طئي ڪري ٿو ته توهان ڪيتري واضح طور تي حقيقي سگنل (مفيد معلومات) کي ناپسنديده شور کان ڌار ڪري سگهو ٿا.
سائنسي تصويري ايپليڪيشنن جهڙوڪ مائڪروسڪوپي، فلڪيات، ۽ اسپيڪٽرو اسڪوپي ۾، هڪ خراب SNR جو مطلب هڪ ڪمزور هدف کي ڳولڻ ۽ ان کي مڪمل طور تي گم ڪرڻ جي وچ ۾ فرق ٿي سگهي ٿو. هي مضمون ڳولهي ٿو ته SNR ڪيئن بيان ڪيو ويو آهي، اهو ڇو اهم آهي، اهو ڪيئن برعڪس کي متاثر ڪري ٿو، ۽ هن نازڪ ميٽرڪ جي بنياد تي هڪ سائنسي ڪئميرا کي ڪيئن چونڊيو ۽ بهتر بڻايو وڃي.
سگنل کان شور جو تناسب ڇا آهي ۽ ان کي ڪيئن بيان ڪيو وڃي ٿو؟
سگنل ٽو شور ريشو (SNR) اسان جي تصوير جي معيار جو سڀ کان اهم ماپ آهي، تصوير جي برعڪس ۾ بنيادي، ۽ اڪثر ڪري سڀ کان وڌيڪ ڪارآمد طئي ڪندڙ عنصر آهي ته ڇا ڪئميرا توهان جي ايپليڪيشن لاءِ ڪافي حساس آهي.
ڪئميرا جي حساسيت کي بهتر بڻائڻ جون ڪوششون گڏ ڪيل سگنل کي بهتر بڻائڻ ٻنهي جي چوڌاري گهمي ٿي:
● ڪوانٽم ڪارڪردگي ۾ بهتري يا پکسل سائيز ۾ واڌ ذريعي
● ڪئميرا تي منحصر شور جي ذريعن کي گهٽائڻ.
شور جا ذريعا گڏ ٿين ٿا، پر حالتن تي منحصر ڪري ڪو به غالب ٿي سگهي ٿو، ۽ SNR کي بهتر بڻائڻ جي ڪوشش ڪندي ان تي ڌيان ڏيڻ گهرجي - يا ته سيٽنگون بهتر ڪرڻ يا سيٽ اپ ذريعي، يا بهتر روشني ذريعن، آپٽڪس، ۽ ڪيمرائن ڏانهن اپ گريڊ ڪرڻ ذريعي.
تصويرن کي هڪ سگنل کان شور جي تناسب جي لحاظ کان بيان ڪرڻ هڪ عام مختصر اصطلاح آهي، مثال طور دعويٰ ڪرڻ ته هڪ تصوير جو SNR '15' آهي. جڏهن ته، جيئن نالي مان ظاهر آهي، سگنل کان شور جو تناسب سگنل تي منحصر آهي، جيڪو يقيناً هر پڪسل لاءِ مختلف هوندو. هي اهو آهي جيڪو اسان کي اسان جي تصوير ڏئي ٿو.
هڪ تصوير جو SNR عام طور تي تصوير اندر دلچسپي جي چوٽي سگنل جي SNR ڏانهن اشارو ڪري ٿو. مثال طور، هڪ اونداهي پس منظر تي فلوروسينٽ سيلز جي تصوير مان SNR سيل اندر دلچسپي جي جوڙجڪ جي پکسلز مان چوٽي سگنل جي شدت کي استعمال ڪندو.
مثال طور، پوري تصوير جي SNR لاءِ سراسري قدر وٺڻ نمائندگي ڪندڙ نه آهي. فلوروسينس مائڪروسڪوپي جهڙين ٽيڪنڪ ۾ جتي صفر دريافت ٿيل فوٽان سان هڪ ڪارو پس منظر عام ٿي سگهي ٿو، انهن صفر سگنل پڪسلز جو SNR صفر هوندو آهي. تنهن ڪري، هڪ تصوير ۾ ڪو به سراسري ان تي منحصر هوندو ته ڪيترا پس منظر پڪسل نظر ۾ هئا.
سائنسي ڪيمرائن لاءِ SNR ڇو اهم آهي؟
سائنسي تصويرن ۾، SNR سڌو سنئون اثر انداز ٿئي ٿو ته توهان ڪيتري سٺي نموني سان ڪمزور تفصيلن جي سڃاڻپ ڪري سگهو ٿا، مقداري ڊيٽا کي ماپي سگهو ٿا، ۽ نتيجا ٻيهر پيدا ڪري سگهو ٿا.
●تصوير جي وضاحت- وڌيڪ SNR اناج کي گھٽائي ٿو ۽ نفيس بناوتن کي ظاهر ڪري ٿو.
●ڊيٽا جي درستگي- شدت تي ٻڌل تجربن ۾ ماپ جي غلطين کي گھٽائي ٿو.
●گھٽ روشني ۾ ڪارڪردگي- فلوروسينس مائڪروسڪوپي، ڊيپ-اسڪائي ايسٽرو فوٽوگرافي، ۽ اسپيڪٽرو اسڪوپي لاءِ ضروري آهي، جتي فوٽون جي ڳڻپ قدرتي طور تي گهٽ هوندي آهي.
ڇا توهان استعمال ڪري رهيا آهيوsCMOS ڪئميراتيز رفتار تصويرن لاءِ يا ڊگهي نمائش واري ايپليڪيشنن لاءِ ٿڌي سي سي ڊي لاءِ، SNR کي سمجهڻ توهان کي ڪارڪردگي جي واپار کي متوازن ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿو.
SNR تصوير جي برعڪس کي ڪيئن متاثر ڪري ٿو
برعڪس هڪ تصوير جي روشني وارن علائقن ۽ اونداهي وارن علائقن جي وچ ۾ شدت ۾ نسبتي فرق آهي. ڪيترن ئي ايپليڪيشنن لاءِ، دلچسپي جي علائقن ۾ سٺي تصوير جي برعڪس آخري مقصد آهي.
تصوير جي موضوع، آپٽيڪل سسٽم ۽ تصويري حالتن ۾ ڪيترائي عنصر آهن جيڪي تصوير جي برعڪس جا بنيادي تعين ڪندڙ عنصر آهن، جهڙوڪ لينس جي معيار ۽ پس منظر جي روشني جي مقدار.
●هاءِ ايس اين آر→ روشن ۽ اونداهي علائقن جي وچ ۾ الڳ الڳ علحدگي؛ ڪنارا صاف نظر اچن ٿا؛ نازڪ تفصيل نظر اچن ٿا.
●گھٽ ايس اين آر→ شور جي ڪري اونداهي علائقا روشن ٿي ويندا آهن، روشن علائقا مدھم ٿي ويندا آهن، ۽ مجموعي طور تي تصوير جو تضاد گهٽجي ويندو آهي.
مثال طور، فلوروسينس مائڪروسڪوپي ۾، گهٽ SNR هڪ ڪمزور فلوروسينٽ نموني کي پس منظر ۾ ملائي سگهي ٿو، مقداري تجزيو کي ناقابل اعتبار بڻائي ٿو. فلڪيات ۾، ڪمزور تارا يا ڪهڪشائون شور واري ڊيٽا ۾ مڪمل طور تي غائب ٿي سگهن ٿيون.
جڏهن ته، ڪئميرا اندر پڻ اهڙا عنصر آهن - بنيادي عنصر سگنل کان شور جو تناسب آهي. وڌيڪ، ۽ خاص طور تي گهٽ روشني ۾، تصوير جي شدت اسڪيلنگ، تصوير کي مانيٽر تي ڪيئن ڏيکاريو ويندو آهي، سمجھيل تصوير جي برعڪس ۾ وڏو ڪردار ادا ڪري ٿو. تصوير جي اونداهي علائقن ۾ وڌيڪ شور سان، آٽو تصوير اسڪيلنگ الگورتھم انهن جي هيٺين حد کي گهٽ-ويليو شور واري پکسلز ذريعي تمام گهٽ سيٽ ڪري سگهن ٿا، جڏهن ته اعلي حد کي اعلي سگنل پکسلز ۾ شور سان وڌايو ويندو آهي. اهو گهٽ-SNR تصويرن جي خاصيت 'ڌوتل' گرين ظاهر جو سبب آهي. ڪئميرا آفسيٽ تي هيٺين حد کي سيٽ ڪندي بهتر برعڪس حاصل ڪري سگهجي ٿو.
سائنسي ڪيمرائن ۾ SNR کي متاثر ڪندڙ عنصر
ڪئميرا سسٽم جي SNR تي ڪيترائي ڊيزائن ۽ آپريشنل پيرا ميٽر اثر انداز ٿين ٿا:
سينسر ٽيڪنالاجي
● sCMOS - گهٽ پڙهڻ واري شور ۽ اعليٰ فريم ريٽ کي گڏ ڪري ٿو، متحرڪ تصويرن لاءِ مثالي.
● سي سي ڊي - تاريخي طور تي ڊگهي نمائش ۾ گهٽ شور پيش ڪري ٿو، پر جديد CMOS ڊيزائنن کان سست.
● EMCCD - ڪمزور سگنلن کي وڌائڻ لاءِ آن-چپ ايمپليفڪيشن استعمال ڪري ٿو، پر ضرباتي شور متعارف ڪرائي سگھي ٿو.
پکسل سائيز ۽ فل فيڪٽر
وڏا پڪسل وڌيڪ فوٽون گڏ ڪن ٿا، سگنل وڌائين ٿا ۽ ان ڪري SNR.
ڪوانٽم ڪارڪردگي (QE)
وڌيڪ QE جو مطلب آهي ته وڌيڪ ايندڙ فوٽون اليڪٽران ۾ تبديل ٿين ٿا، SNR کي بهتر بڻائين ٿا.
پڌرائي ۾ وقت
ڊگھي نمائش وڌيڪ فوٽون گڏ ڪري ٿي، سگنل وڌائي ٿي، پر شايد ڊارڪ ڪرنٽ شور کي به وڌائي سگھي ٿي.
کولنگ سسٽم
ٿڌي ڪرڻ سان ڊارڪ ڪرنٽ گهٽجي ٿو، ڊگهي نمائش لاءِ SNR کي خاص طور تي بهتر بڻائي ٿو.
آپٽڪس ۽ روشني
اعليٰ معيار جا لينس ۽ مستحڪم روشني سگنل ڪيپچر کي وڌ کان وڌ ڪن ٿا ۽ متغير کي گھٽ ڪن ٿا.
مختلف چوٽي SNR قدرن جون مثالون
تصويرن ۾، PSNR اڪثر ڪري پکسل سنترپتي جي نسبت سان هڪ نظرياتي وڌ کان وڌ جو حوالو ڏئي ٿو. تصويرن جي مضمونن، تصويرن جي حالتن ۽ ڪئميرا ٽيڪنالاجي ۾ فرق جي باوجود، روايتي سائنسي ڪئميرا لاءِ، ساڳئي سگنل کان شور جي تناسب سان تصويرون هڪجهڙيون ٿي سگهن ٿيون. 'گرينينس' جي ڊگري، فريم کان فريم تائين تبديلي، ۽ ڪجهه حد تائين برعڪس، سڀ انهن مختلف حالتن ۾ هڪجهڙا ٿي سگهن ٿا. تنهن ڪري، اهو ممڪن آهي ته SNR قدرن ۽ مختلف حالتن ۽ چئلينجن جي سمجھ حاصل ڪئي وڃي جيڪي اهي نمائندگي ڪندڙ تصويرن مان ظاهر ڪن ٿا، جهڙوڪ ٽيبل ۾ ڏيکاريل.
نوٽ: هر قطار لاءِ فوٽو اليڪٽران ۾ چوٽي سگنل ويليوز نيري رنگ ۾ ڏنل آهن. سڀئي تصويرون آٽو هسٽوگرام اسڪيلنگ سان ڏيکاريل آهن، روشن ترين ۽ اونداهي پکسلز جي 0.35٪ کي نظرانداز ڪندي (سيچوريٽنگ). کاٻي پاسي ٻه تصويري ڪالم: هڪ اميجنگ ٽيسٽ ٽارگيٽ جي لينس تي ٻڌل اميجنگ. ساڄي پاسي چار ڪالم: 10x مائڪروسڪوپ مقصد سان فلوروسينس ۾ اسڪاريس کي پڪڙيو ويو. هيٺين SNR تي پکسل ويليوز ۾ فريم کان فريم تبديلين کي واضح ڪرڻ لاءِ، ٽي لڳاتار فريم مهيا ڪيا ويا آهن.
هڪ ٽيسٽ ٽارگيٽ جي لينس تي ٻڌل تصوير، فلوروسينس مائڪروسڪوپي تصوير سان گڏ، فلوروسينس تصوير جو هڪ زوم ٿيل نظارو ڏيکاريو ويو آهي جيڪو 3 لڳاتار فريم اندر تبديلي ڏيکاري ٿو. هر سگنل جي سطح تي چوٽي فوٽو-اليڪٽران ڳڻپ پڻ ڏني وئي آهي.
هيٺ ڏنل شڪل انهن مثال تصويرن جا مڪمل نسخا حوالن لاءِ ڏيکاري ٿي.
سگنل کان شور جي تناسب جي مثالن جي جدول لاءِ استعمال ٿيندڙ مڪمل سائيز جون تصويرون
کاٻو: هڪ تصويري ٽيسٽ ٽارگيٽ جيڪو لينس سان فوٽو ڪڍيو ويو آهي.
ساڄو: اسڪاريس نيماٽوڊ ورم سيڪشن جو هڪ نمونو جيڪو 10x ميگنيفڪيشن تي فلوروسينس مائڪروسڪوپي سان ڏٺو ويو.
ايپليڪيشنن ۾ SNR
SNR مختلف شعبن ۾ مشن-نازڪ آهي:
● خوردبيني - حياتياتي نمونن ۾ ڪمزور فلوروسينس کي ڳولڻ لاءِ غلط منفي کان بچڻ لاءِ اعليٰ SNR جي ضرورت آهي.
● فلڪيات - دور دراز ڪهڪشائن يا ايڪسوپلينٽس جي سڃاڻپ لاءِ گهٽ ۾ گهٽ شور سان ڊگهي نمائش جي ضرورت آهي.
● اسپيڪٽرو اسڪوپي - اعليٰ SNR ڪيميائي تجزيي ۾ صحيح چوٽي جي شدت جي ماپ کي يقيني بڻائي ٿو.
● صنعتي معائنو - گهٽ روشني واري اسيمبلي لائينن ۾، اعليٰ SNR قابل اعتماد طور تي خرابين کي ڳولڻ ۾ مدد ڪري ٿو.
صحيح SNR سان سائنسي ڪئميرا چونڊڻ
جڏهن هڪ نئين سائنسي ڪئميرا جو جائزو وٺو:
●SNR وضاحتون چيڪ ڪريو- توهان جي ايپليڪيشن سان ملندڙ حالتن ۾ ڊي بي جي قدرن جو مقابلو ڪريو.
●بيلنس ٻيا ميٽرڪس- ڪوانٽم ڪارڪردگي، متحرڪ رينج، ۽ فريم ريٽ تي غور ڪريو.
●ڪيس استعمال ڪرڻ لاءِ ٽيڪنالاجي کي ملائي ڇڏيو- تيز رفتار متحرڪ منظرن لاءِ، هڪ sCMOS ڪئميرا مثالي ٿي سگهي ٿو؛ الٽرا-لو-روشني جامد مضمونن لاءِ، هڪ ٿڌو CCD يا EMCCD بهتر ڪارڪردگي ڏيکاري سگهي ٿو.
●ڪم جي وهڪري جي ڪارڪردگي لاءِ ڪنيڪٽوٽي- جڏهن ته SNR کي سڌو سنئون متاثر نه ڪندا آهن، HDMI آئوٽ پُٽ جهڙيون خاصيتون حقيقي وقت ۾ تصوير جي جائزي کي فعال ڪري سگهن ٿيون، توهان کي جلدي تصديق ڪرڻ ۾ مدد ڪندي ته توهان جي حصول سيٽنگون گهربل SNR حاصل ڪن ٿيون.
ٿڪل
سگنل کان شور جو تناسب (SNR) هڪ اهم ڪارڪردگي ميٽرڪ آهي جيڪو سائنسي تصويرن جي وضاحت ۽ اعتبار تي سڌو سنئون اثر انداز ٿئي ٿو. SNR کي ڪيئن بيان ڪيو ويو آهي، ان تي اثر انداز ٿيندڙ عنصر، ۽ مختلف SNR قدرن جا اثر محققن ۽ ٽيڪنيڪل استعمال ڪندڙن کي تصويري نظام کي وڌيڪ اثرائتي انداز ۾ جائزو وٺڻ جي اجازت ڏين ٿا. هن علم کي لاڳو ڪندي - ڇا هڪ نئون چونڊڻ ۾سائنسي ڪئميرايا موجوده سيٽ اپ کي بهتر بنائڻ - توهان پڪ ڪري سگهو ٿا ته توهان جو تصويري ڪم جو وهڪرو توهان جي مخصوص ايپليڪيشن لاءِ گهربل درستگي جي سطح سان ڊيٽا کي قبضو ڪري ٿو.
اڪثر پڇيا ويا سوال
سائنسي ڪيمرائن لاءِ "سٺو" SNR ڇا سمجهيو ويندو آهي؟
مثالي SNR ايپليڪيشن تي منحصر آهي. انتهائي گهربل، مقداري ڪم لاءِ - جهڙوڪ فلوروسينس مائڪروسڪوپي يا فلڪيات - 40 dB کان مٿي SNR عام طور تي سفارش ڪئي ويندي آهي، ڇاڪاڻ ته اهو گهٽ ۾ گهٽ نظر ايندڙ شور سان تصويرون پيدا ڪري ٿو ۽ نفيس تفصيلن کي محفوظ رکي ٿو. عام ليبارٽري استعمال يا صنعتي معائني لاءِ، 35-40 dB ڪافي ٿي سگهي ٿو. 30 dB کان گهٽ ڪا به شيءِ عام طور تي نظر ايندڙ اناج ڏيکاريندي ۽ درستگي کي سمجهوتو ڪري سگهي ٿي، خاص طور تي گهٽ برعڪس حالتن ۾.
ڪوانٽم ڪارڪردگي (QE) SNR کي ڪيئن متاثر ڪري ٿي؟
ڪوانٽم ڪارڪردگي ماپي ٿي ته هڪ سينسر ڪيتري اثرائتي طريقي سان ايندڙ فوٽون کي اليڪٽران ۾ تبديل ڪري ٿو. هڪ اعليٰ QE جو مطلب آهي ته موجود روشني جو وڌيڪ حصو سگنل جي طور تي قبضو ڪيو ويندو آهي، SNR مساوات ۾ انگ کي وڌائيندو آهي. اهو خاص طور تي گهٽ روشني واري منظرنامي ۾ اهم آهي، جتي هر فوٽون شمار ٿئي ٿو. مثال طور، 80٪ جي QE سان هڪ sCMOS ڪئميرا 50٪ QE سان سينسر جي مقابلي ۾ هڪجهڙائي جي حالتن ۾ وڌيڪ SNR حاصل ڪندو، صرف ان ڪري جو اهو وڌيڪ استعمال لائق سگنل کي قبضو ڪري ٿو.
SNR ۽ ڪنٽراسٽ-ٽو-نائيز ريشو (CNR) ۾ ڇا فرق آهي؟
جڏهن ته SNR شور جي نسبت مجموعي سگنل جي طاقت کي ماپيندو آهي، CNR ان جي پس منظر جي خلاف هڪ خاص خاصيت جي نمائش تي ڌيان ڏئي ٿو. سائنسي تصويرن ۾، ٻئي اهم آهن: SNR توهان کي ٻڌائي ٿو ته تصوير مجموعي طور تي ڪيتري "صاف" آهي، جڏهن ته CNR اهو طئي ڪري ٿو ته ڇا دلچسپي جي هڪ خاص شئي ڳولڻ يا ماپ لاءِ ڪافي نمايان آهي.
وڌيڪ سکڻ چاهيو ٿا؟ لاڳاپيل مضمونن تي نظر وجهو:
سائنسي ڪيمرائن ۾ ڪوانٽم ڪارڪردگي: هڪ شروعاتي گائيڊ
ٽڪسن فوٽونڪس ڪمپني لميٽيڊ سڀ حق محفوظ آهن. حوالو ڏيڻ وقت، مهرباني ڪري ذريعو تسليم ڪريو:www.tucsen.com
