25/08/19විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ වලදී නිරවද්‍ය සහ විශ්වාසදායක රූප ග්‍රහණය කර ගැනීමේදී, ඔබේ දත්තවල ගුණාත්මකභාවය රඳා පවතින්නේ විභේදනය හෝ සංවේදක ප්‍රමාණයට වඩා වැඩි යමක් මත ය. වැදගත්ම - නමුත් සමහර විට නොසලකා හරින - මිනුම් වලින් එකක් වන්නේ සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය (SNR) ය. රූපකරණ පද්ධතිවලදී, SNR මඟින් ඔබට සැබෑ සංඥාව (ප්‍රයෝජනවත් තොරතුරු) අනවශ්‍ය ශබ්දයෙන් කොතරම් පැහැදිලිව වෙන්කර හඳුනාගත හැකිද යන්න තීරණය කරයි.
අන්වීක්ෂය, තාරකා විද්‍යාව සහ වර්ණාවලීක්ෂය වැනි විද්‍යාත්මක රූපකරණ යෙදුම්වල, දුර්වල SNR එකක් යනු දුර්වල ඉලක්කයක් හඳුනා ගැනීම සහ එය සම්පූර්ණයෙන්ම මග හැරීම අතර වෙනස විය හැකිය. මෙම ලිපිය SNR නිර්වචනය කරන ආකාරය, එය වැදගත් වන්නේ ඇයි, එය වෙනසට බලපාන්නේ කෙසේද සහ මෙම තීරණාත්මක මිනුම මත පදනම්ව විද්‍යාත්මක කැමරාවක් තෝරාගෙන ප්‍රශස්ත කරන්නේ කෙසේද යන්න ගවේෂණය කරයි.
සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය යනු කුමක්ද සහ එය නිර්වචනය කරන්නේ කෙසේද?
සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය (SNR) යනු අපගේ රූපයේ ගුණාත්මකභාවය මනින වැදගත්ම මිනුම වන අතර, රූපයේ වෙනසෙහි මූලිකම මිනුම වන අතර, කැමරාවක් ඔබේ යෙදුමට ප්‍රමාණවත් තරම් සංවේදීද යන්න තීරණය කරන වඩාත් ප්‍රයෝජනවත් සාධකය වේ.
කැමරා සංවේදීතාව වැඩි දියුණු කිරීමේ උත්සාහයන් එකතු කරන ලද සංඥාව වැඩිදියුණු කිරීම යන දෙකම වටා කැරකෙයි:
● ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාවයේ වැඩිදියුණු කිරීම් හෝ පික්සල් ප්‍රමාණයේ වැඩි වීමක් හරහා
● කැමරාව මත යැපෙන ශබ්ද ප්‍රභවයන් අඩු කිරීම
ශබ්ද ප්‍රභවයන් එකට එකතු වේ, නමුත් තත්වයන් අනුව කෙනෙකුට ආධිපත්‍යය දැරිය හැකි අතර, SNR වැඩිදියුණු කිරීමට උත්සාහ කරන විට අවධානය යොමු කළ යුතුය - සැකසුම් ප්‍රශස්ත කිරීම හෝ සැකසීම හෝ වඩා හොඳ ආලෝක ප්‍රභවයන්, දෘෂ්ටි විද්‍යාව සහ කැමරා වෙත උත්ශ්‍රේණි කිරීම හරහා.
තනි සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය අනුව රූප විස්තර කිරීම සාමාන්‍ය කෙටි යෙදුමකි, උදාහරණයක් ලෙස රූපයක SNR '15' ඇති බව පැවසීම. කෙසේ වෙතත්, නමෙන් පැහැදිලි වන පරිදි, සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය සංඥාව මත රඳා පවතී, එය ඇත්ත වශයෙන්ම එක් එක් පික්සල සඳහා වෙනස් වනු ඇත. මෙය අපට අපගේ රූපය ලබා දෙයි.
රූපයක SNR සාමාන්‍යයෙන් රූපය තුළ ඇති උනන්දුව දක්වන උච්ච සංඥාවේ SNR වෙත යොමු වේ. උදාහරණයක් ලෙස, අඳුරු පසුබිමක ඇති ප්‍රතිදීප්ත සෛල රූපයකින් ලැබෙන SNR, සෛලය තුළ ඇති උනන්දුවක් දක්වන ව්‍යුහයක පික්සල වලින් ලැබෙන උච්ච සංඥා තීව්‍රතාවය භාවිතා කරයි.
උදාහරණයක් ලෙස, සම්පූර්ණ රූපයේ SNR සඳහා මධ්‍යන්‍ය අගයක් ගැනීම නිරූපණය නොවේ. ශුන්‍ය අනාවරණය කරගත් ෆෝටෝන සහිත අඳුරු පසුබිමක් පොදු විය හැකි ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂය වැනි ශිල්පීය ක්‍රමවලදී, මෙම ශුන්‍ය සංඥා පික්සලවල ශුන්‍ය SNR ඇත. එබැවින්, රූපයක් හරහා ඕනෑම සාමාන්‍යයක් පසුබිම් පික්සල කීයක් දර්ශනය වී ඇත්ද යන්න මත රඳා පවතී.
විද්‍යාත්මක කැමරා සඳහා SNR වැදගත් වන්නේ ඇයි?
විද්‍යාත්මක ප්‍රතිබිම්බකරණයේදී, ඔබට දුර්වල විස්තර හඳුනා ගැනීමට, ප්‍රමාණාත්මක දත්ත මැනීමට සහ ප්‍රතිඵල ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කිරීමට හැකි ආකාරය SNR සෘජුවම බලපායි.
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයරූපයේ පැහැදිලි බව– ඉහළ SNR අගයක් ධාන්‍ය ගතිය අඩු කරන අතර සියුම් ව්‍යුහයන් දෘශ්‍යමාන කරයි.
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයදත්ත නිරවද්‍යතාවය- තීව්‍රතාවය මත පදනම් වූ අත්හදා බැලීම් වලදී මිනුම් දෝෂ අඩු කරයි.
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයඅඩු ආලෝක කාර්ය සාධනය– ෆෝටෝන ගණන ස්වභාවිකවම අඩු වන ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂය, ගැඹුරු අහස තාරකා ඡායාරූපකරණය සහ වර්ණාවලීක්ෂය සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වේ.
ඔබ භාවිතා කරන්නේද යන්නsCMOS කැමරාවඅධිවේගී රූපකරණය සඳහා හෝ දිගු නිරාවරණ යෙදුම් සඳහා සිසිල් කළ CCD එකක් සඳහා, SNR අවබෝධ කර ගැනීම ඔබට කාර්ය සාධන හුවමාරු සමතුලිත කිරීමට උපකාරී වේ.
SNR රූප වෙනසට බලපාන ආකාරය
ප්‍රතිබිම්බයක ආලෝක ප්‍රදේශ සහ අඳුරු ප්‍රදේශ අතර තීව්‍රතාවයේ සාපේක්ෂ වෙනස ප්‍රතිවිරුද්ධතාවයි. බොහෝ යෙදුම් සඳහා, උනන්දුවක් දක්වන ක්ෂේත්‍ර තුළ හොඳ ප්‍රතිබිම්බ වෙනස අවසාන අවසාන ඉලක්කය වේ.
රූපකරණ විෂය, දෘශ්‍ය පද්ධතිය සහ රූපකරණ තත්වයන් තුළ කාචයේ ගුණාත්මකභාවය සහ පසුබිම් ආලෝකයේ ප්‍රමාණය වැනි රූප වෙනස තීරණය කරන ප්‍රධාන සාධක රාශියක් ඇත.
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයඉහළ SNR→ දීප්තිමත් සහ අඳුරු ප්‍රදේශ අතර පැහැදිලි වෙන්වීමක්; දාර පැහැදිලිව පෙනේ; සියුම් විස්තර දෘශ්‍යමානව පවතී.
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයඅඩු SNR→ අඳුරු ප්‍රදේශ ශබ්දය නිසා දීප්තිමත් වේ, දීප්තිමත් ප්‍රදේශ අඳුරු වේ, සහ සමස්ත රූප වෙනස සමතලා වේ.
උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂයේදී, අඩු SNR මඟින් දුර්වල ලෙස ප්‍රතිදීප්ත සාම්පලයක් පසුබිමට මිශ්‍ර කළ හැකි අතර, එමඟින් ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණය විශ්වාස කළ නොහැකි වේ. තාරකා විද්‍යාවේදී, දුර්වල තරු හෝ මන්දාකිණි ඝෝෂාකාරී දත්ත වලදී සම්පූර්ණයෙන්ම අතුරුදහන් විය හැකිය.
කෙසේ වෙතත්, කැමරාව තුළම සාධක ද ඇත - ප්‍රධාන සාධකය වන්නේ සංඥා-ශබ්ද අනුපාතයයි. තවද, විශේෂයෙන් අඩු ආලෝක තත්ත්වයන් යටතේ, රූපයේ තීව්‍රතා පරිමාණය, එනම් රූපය මොනිටරයේ දර්ශනය වන ආකාරය, සංජානනීය රූප වෙනසෙහි විශාල කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. රූපයේ අඳුරු ප්‍රදේශවල ඉහළ ශබ්දයක් සහිතව, ස්වයංක්‍රීය රූප පරිමාණ ඇල්ගොරිතම මඟින් ඒවායේ පහළ සීමාව අඩු අගයක් සහිත ඝෝෂාකාරී පික්සල මගින් ඉතා අඩු කළ හැකි අතර, ඉහළ සීමාව ඉහළ සංඥා පික්සලවල ශබ්දය මගින් වැඩි වේ. අඩු-SNR රූපවල ලාක්ෂණික 'සෝදා ඉවත් කරන ලද' අළු පෙනුමට හේතුව මෙයයි. කැමරාවේ ඕෆ්සෙට් එකට පහළ සීමාව සැකසීමෙන් වඩා හොඳ වෙනස ලබා ගත හැකිය.
විද්‍යාත්මක කැමරාවල SNR වලට බලපාන සාධක
කැමරා පද්ධතියක SNR වලට බලපාන සැලසුම් සහ මෙහෙයුම් පරාමිතීන් කිහිපයක්:
සංවේදක තාක්ෂණය
● sCMOS – අඩු කියවීමේ ශබ්දය සහ ඉහළ රාමු අනුපාත ඒකාබද්ධ කරයි, ගතික රූපකරණය සඳහා කදිමයි.
● CCD – ඓතිහාසිකව දිගු නිරාවරණ වලදී අඩු ශබ්දයක් ලබා දෙයි, නමුත් නවීන CMOS මෝස්තරවලට වඩා මන්දගාමී වේ.
● EMCCD – දුර්වල සංඥා වැඩි කිරීමට චිපයේ විස්තාරණය භාවිතා කරයි, නමුත් ගුණ කිරීමේ ශබ්දය හඳුන්වා දිය හැකිය.
පික්සල් ප්‍රමාණය සහ පිරවුම් සාධකය
විශාල පික්සල මඟින් වැඩි ෆෝටෝන එකතු කර, සංඥාව වැඩි කර, ඒ අනුව SNR ලබා ගනී.
ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව (QE)
ඉහළ QE යන්නෙන් අදහස් වන්නේ ලැබෙන ෆෝටෝන වැඩි ප්‍රමාණයක් ඉලෙක්ට්‍රෝන බවට පරිවර්තනය වන අතර එමඟින් SNR වැඩි දියුණු වන බවයි.
නිරාවරණ කාලය
දිගු නිරාවරණයන් වැඩි ෆෝටෝන එකතු කරයි, සංඥාව වැඩි කරයි, නමුත් අඳුරු ධාරා ශබ්දය ද වැඩි කළ හැකිය.
සිසිලන පද්ධති
සිසිලනය අඳුරු ධාරාව අඩු කරයි, දිගු නිරාවරණ සඳහා SNR සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කරයි.
දෘෂ්ටි විද්‍යාව සහ ආලෝකකරණය
උසස් තත්ත්වයේ කාච සහ ස්ථායී ආලෝකකරණය සංඥා ග්‍රහණය උපරිම කරන අතර විචල්‍යතාවය අවම කරයි.
විවිධ උච්ච SNR අගයන් සඳහා උදාහරණ
රූපකරණයේදී, PSNR බොහෝ විට පික්සල් සන්තෘප්තියට සාපේක්ෂව න්‍යායාත්මක උපරිමයක් දක්වයි. රූපකරණ විෂයයන්, රූපකරණ තත්වයන් සහ කැමරා තාක්ෂණයේ වෙනස්කම් තිබියදීත්, සාම්ප්‍රදායික විද්‍යාත්මක කැමරා සඳහා, එකම සංඥා-ශබ්ද අනුපාතයක් සහිත රූපවලට සමානකම් තිබිය හැකිය. 'ධාන්‍යමය' මට්ටම, රාමුවෙන් රාමුවට විචලනය සහ යම් දුරකට වෙනස, මෙම විවිධ තත්වයන් හරහා සමාන විය හැකිය. එමනිසා, වගුවේ දක්වා ඇති ඒවා වැනි නියෝජිත රූපවලින් SNR අගයන් සහ ඒවා ඇඟවුම් කරන විවිධ තත්වයන් සහ අභියෝග පිළිබඳ අවබෝධයක් ලබා ගත හැකිය.
සටහන: එක් එක් පේළිය සඳහා ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝනවල උච්ච සංඥා අගයන් නිල් පැහැයෙන් දක්වා ඇත. දීප්තිමත්ම සහ අඳුරුතම පික්සලවලින් 0.35% (සංතෘප්ත) නොසලකා හරිමින් ස්වයංක්‍රීය හිස්ටෝග්‍රෑම් පරිමාණය සමඟ ප්‍රදර්ශනය වන සියලුම රූප. වම් රූප තීරු දෙක: රූප පරීක්ෂණ ඉලක්කයක කාච පාදක රූපකරණය. දකුණු තීරු හතර: 10x අන්වීක්ෂ අරමුණක් සහිත ප්‍රතිදීප්තතාවයෙන් ග්‍රහණය කරගත් ඇස්කාරිස්. පහළ SNR හි පික්සල් අගයන්හි රාමුවෙන් රාමුවට වෙනස්කම් නිරූපණය කිරීම සඳහා, අනුක්‍රමික රාමු තුනක් සපයනු ලැබේ.
පරීක්ෂණ ඉලක්කයක කාච පාදක රූපයක් සහ ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂීය රූපයක් මෙන්ම, අනුප්‍රාප්තික රාමු 3ක් තුළ විචලනය පෙන්වන ප්‍රතිදීප්ත රූපයේ විශාලනය කළ දර්ශනයක් ද පෙන්වා ඇත. සෑම සංඥා මට්ටමකම උපරිම ඡායාරූප-ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන ද ලබා දී ඇත.
පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ යොමුව සඳහා මෙම උදාහරණ රූපවල සම්පූර්ණ අනුවාදයන් ය.
සංඥා-ශබ්ද අනුපාත උදාහරණ වගුව සඳහා භාවිතා කරන ලද සම්පූර්ණ ප්‍රමාණයේ රූප
වම: කාචයකින් ඡායාරූප ගත කරන ලද රූප පරීක්ෂණ ඉලක්කයක්.
හරි: 10x විශාලනයකදී ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂයකින් නරඹන ලද ඇස්කාරිස් නෙමටෝඩා පණු කොටසේ නියැදියක්.
යෙදුම්වල SNR
විවිධ ක්ෂේත්‍ර හරහා SNR මෙහෙවර තීරණාත්මක වේ:
● අන්වීක්ෂය - ජීව විද්‍යාත්මක සාම්පලවල දුර්වල ප්‍රතිදීප්තතාව හඳුනා ගැනීම සඳහා ව්‍යාජ සෘණ වළක්වා ගැනීම සඳහා ඉහළ SNR අවශ්‍ය වේ.
● තාරකා විද්‍යාව - දුරස්ථ මන්දාකිණි හෝ බාහිර ග්‍රහලෝක හඳුනා ගැනීම සඳහා අවම ශබ්දයක් සහිත දිගු නිරාවරණ අවශ්‍ය වේ.
● වර්ණාවලීක්ෂය - ඉහළ SNR මඟින් රසායනික විශ්ලේෂණයේ දී නිවැරදි උච්ච තීව්‍රතා මිනුම් සහතික කෙරේ.
● කාර්මික පරීක්ෂාව - අඩු ආලෝක එකලස් කිරීමේ මාර්ගවල, ඉහළ SNR දෝෂ විශ්වාසදායක ලෙස හඳුනා ගැනීමට උපකාරී වේ.
නිවැරදි SNR සහිත විද්‍යාත්මක කැමරාවක් තෝරා ගැනීම
නව විද්‍යාත්මක කැමරාවක් ඇගයීමේදී:
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයSNR පිරිවිතර පරීක්ෂා කරන්න- ඔබගේ යෙදුමට සමාන කොන්දේසි යටතේ dB අගයන් සසඳන්න.
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයඅනෙකුත් මිනුම් තුලනය කරන්න– ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව, ගතික පරාසය සහ රාමු අනුපාතය සලකා බලන්න.
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයභාවිතා කිරීමට තාක්ෂණය ගලපන්න– අධිවේගී ගතික දර්ශන සඳහා, sCMOS කැමරාවක් කදිම විය හැකිය; අතිශය අඩු ආලෝක ස්ථිතික විෂයයන් සඳහා, සිසිල් කළ CCD හෝ EMCCD වඩා හොඳින් ක්‍රියා කළ හැකිය.
● ● ශ්‍රව්‍ය දෘශ්‍යකරණයකාර්ය ප්‍රවාහ කාර්යක්ෂමතාව සඳහා සම්බන්ධතාවය– SNR සෘජුවම බලපාන්නේ නැතත්, HDMI ප්‍රතිදානය වැනි විශේෂාංග මඟින් තත්‍ය කාලීන රූප සමාලෝචනය සක්‍රීය කළ හැකි අතර, ඔබේ අත්පත් කර ගැනීමේ සැකසුම් අපේක්ෂිත SNR ලබා ගන්නා බව ඉක්මනින් සත්‍යාපනය කිරීමට උපකාරී වේ.
නිගමනය
සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය (SNR) යනු විද්‍යාත්මක රූපවල පැහැදිලි බව සහ විශ්වසනීයත්වයට සෘජුවම බලපාන ප්‍රධාන කාර්ය සාධන මිනුමකි. SNR නිර්වචනය කරන ආකාරය, එයට බලපාන සාධක සහ විවිධ SNR අගයන්හි ඇඟවුම් තේරුම් ගැනීමෙන් පර්යේෂකයන්ට සහ තාක්ෂණික පරිශීලකයින්ට රූපකරණ පද්ධති වඩාත් ඵලදායී ලෙස ඇගයීමට ඉඩ සලසයි. මෙම දැනුම යෙදීමෙන් - නව එකක් තෝරා ගැනීමේදීද යන්නවිද්‍යාත්මක කැමරාවහෝ පවතින සැකසුමක් ප්‍රශස්ත කිරීම—ඔබේ නිශ්චිත යෙදුමට අවශ්‍ය නිරවද්‍යතා මට්ටමින් ඔබේ රූපකරණ වැඩ ප්‍රවාහය දත්ත ග්‍රහණය කර ගන්නා බව ඔබට සහතික කළ හැකිය.
නිතර අසන පැන
විද්‍යාත්මක කැමරා සඳහා "හොඳ" SNR එකක් ලෙස සලකන්නේ කුමක්ද?
කදිම SNR යෙදුම මත රඳා පවතී. ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂය හෝ තාරකා විද්‍යාව වැනි ඉහළ ඉල්ලුමක් ඇති, ප්‍රමාණාත්මක කාර්යයන් සඳහා - 40 dB ට වැඩි SNR සාමාන්‍යයෙන් නිර්දේශ කරනු ලැබේ, මන්ද එය අවම දෘශ්‍ය ශබ්දයක් සහිත රූප නිපදවන අතර සියුම් විස්තර ආරක්ෂා කරයි. සාමාන්‍ය රසායනාගාර භාවිතය හෝ කාර්මික පරීක්ෂාව සඳහා, 35-40 dB ප්‍රමාණවත් විය හැකිය. 30 dB ට අඩු ඕනෑම දෙයක් සාමාන්‍යයෙන් දෘශ්‍ය ධාන්‍ය පෙන්වන අතර නිරවද්‍යතාවයට හානි කළ හැකිය, විශේෂයෙන් අඩු ප්‍රතිවිරුද්ධ අවස්ථාවන්හිදී.
ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව (QE) SNR වලට බලපාන්නේ කෙසේද?
ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාවය මගින් සංවේදකයක් එන ෆෝටෝන ඉලෙක්ට්‍රෝන බවට කොතරම් ඵලදායී ලෙස පරිවර්තනය කරනවාද යන්න මනිනු ලැබේ. ඉහළ QE යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ ලබා ගත හැකි ආලෝකයෙන් වැඩි ප්‍රමාණයක් සංඥාවක් ලෙස ග්‍රහණය කර ගන්නා අතර, SNR සමීකරණයේ සංඛ්‍යාංකය වැඩි කිරීමයි. සෑම ෆෝටෝනයක්ම ගණන් ගන්නා අඩු ආලෝක අවස්ථා වලදී මෙය විශේෂයෙන් වැදගත් වේ. උදාහරණයක් ලෙස, 80% ක QE සහිත sCMOS කැමරාවක් 50% QE සහිත සංවේදකයකට සාපේක්ෂව සමාන තත්වයන් යටතේ ඉහළ SNR ලබා ගනී, මන්ද එය වඩාත් භාවිතා කළ හැකි සංඥා ග්‍රහණය කර ගන්නා බැවිනි.
SNR සහ ප්‍රතිවිරුද්ධ-ශබ්ද අනුපාතය (CNR) අතර වෙනස කුමක්ද?
SNR ශබ්දයට සාපේක්ෂව සමස්ත සංඥා ශක්තිය මනිනු ලබන අතර, CNR නිශ්චිත ලක්ෂණයක පසුබිමට එරෙහිව එහි දෘශ්‍යතාව කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි. විද්‍යාත්මක ප්‍රතිබිම්බකරණයේදී, දෙකම වැදගත් වේ: SNR සමස්තයක් ලෙස රූපය කෙතරම් "පිරිසිදු" දැයි ඔබට පවසන අතර, CNR නිශ්චිත උනන්දුවක් දක්වන වස්තුවක් හඳුනා ගැනීමට හෝ මැනීමට ප්‍රමාණවත් ලෙස කැපී පෙනේද යන්න තීරණය කරයි.
තව දැන ගැනීමට අවශ්‍යද? අදාළ ලිපි බලන්න:
විද්‍යාත්මක කැමරාවල ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව: ආරම්භක මාර්ගෝපදේශයකි
ටක්සන් ෆොටෝනික්ස් සමාගම, සීමාසහිත. සියලුම හිමිකම් ඇවිරිණි. උපුටා දක්වන විට, කරුණාකර මූලාශ්‍රය පිළිගන්න:www.ටක්සන්.කොම්
