25/09/11Nidaam kasta oo cabbir - laga bilaabo isgaarsiinta wireless ilaa sawir-qaadista dhijitaalka ah - saamiga calaamad-ilaa-qeylada (SNR) waa aasaaska aasaasiga ah ee tayada. Haddii aad falanqaynayso sawirada telescope-ka, hagaajinta duubista makarafoonka, ama cilad-saaridda isku xirka wireless-ka, SNR waxay kuu sheegaysaa inta macluumaad faa'iido leh ay ka taagan tahay qaylada asalka ah ee aan loo baahnayn.
Laakiin xisaabinta SNR si sax ah had iyo jeer maaha mid toos ah. Iyadoo ku xiran nidaamka, arrimo dheeraad ah sida mugdi mugdi ah, buuqa akhrinta, ama pixel binning ayaa laga yaabaa in loo baahdo in la tixgeliyo. Hagahan waxa uu ku dhex marayaa aragtida, qaacidooyinka asaasiga ah, khaladaadka caadiga ah, codsiyada, iyo habab wax ku ool ah oo lagu horumariyo SNR, isaga oo hubinaya in aad si sax ah ugu dabaqi karto xaalado badan oo kala duwan.
Waa maxay Saamiga-To-Buuqa (SNR)?
Xuddunta, saamiga calaamad-ilaa- sanqadha waxa uu cabbiraa xidhiidhka ka dhexeeya xoogga isha la rabo iyo qaylada dambe ee qarinaysa.
● Signal = macluumaadka macnaha leh (tusaale, cod ku jira wicitaanka, xiddig ku jira sawirka telescope).
● Sawaxan = bakhtiyaan, isbedbedel aan la rabin oo leexiya ama qariya calaamada (tusaale, qaylada dareemaha, faragelinta korantada).
Xisaab ahaan, SNR waxaa lagu qeexaa sida:
Sababtoo ah saamiyadu way ku kala duwanaan karaan habab badan oo cabbir ah, SNR waxaa badanaa lagu muujiyaa decibels (dB):
SNR Sare (tusaale, 40 dB): signalku wuu awoodaa, taasoo keenta xog cad oo la isku halayn karo.
SNR hoose (tusaale, 5 dB): qaylada ayaa xad dhaafa calaamada, taasoo ka dhigaysa mid adag.
Sida loo Xisaabiyo SNR
Xisaabinta saamiga signal-ilaa-sanqa waxaa lagu samayn karaa heerar kala duwan oo sax ah iyadoo ku xidhan waxa ilaha qaylada lagu daro. Qaybtan, laba qaab ayaa lagu soo bandhigi doonaa: mid xisaabiya mugdiga hadda jira iyo mid u malaynaya in la dayaci karo.
Fiiro gaar ah: Ku darista qiyamka qaylada madax-bannaan waxay u baahan tahay in lagu daro afar-geesood. Meel kasta oo qaylo ah waa afar gees, la soo koobay, waxaana la qaadayaa xididka laba jibaaran ee wadarta guud.
Saamiga signal-ilaa-sanqa oo leh hadda mugdi ah
Waxa soo socda ayaa ah isla'egta loo isticmaalo xaaladaha ay qaylada hadda mugdiga ahi ku weyn tahay oo u baahan in lagu daro:
Waa kan qeexidda ereyada:
Signal (e-): Tani waa calaamada xiisaha photoelectrons, iyadoo calaamadda mugdiga ah ee hadda jirta la jaray
Calaamadda wadarta guud (e-) waxay noqon doontaa tirinta sawir-qaadista ee pixel-ka xiisaha - si adag maaha qiimaha pixel ee cutubyada heerarka cawl. Tusaalaha labaad ee calaamadda (e-), ee ku taal gunta isla'egta, waa qaylada sawir-qaadista.
Hadda mugdiga ah (DC):Qiimaha hadda mugdiga ah ee pixel kaas.
t: Waqtiga muujinta ilbiriqsiyo gudahood
σr:U akhri buuqa qaabka kamarada
Saamiga signal-ilaa-sanqa ee qulqulka mugdiga ee dayacan
Xaaladaha gaaban (<1 ilbiriqsi) wakhtiyada soo-gaadhista, oo lagu daray la qaboojiyey, kamaradaha waxqabadka sare leh, buuqa hadda mugdiga ah ayaa guud ahaan aad uga hoosayn doona buuqa wax akhrinta, iyo si badbaado leh loo dayacay.
Halka ereyada mar labaad lagu qeexay sida kor ku xusan, marka laga reebo in calaamada mugdiga ah ee hadda jirta aan loo baahnayn in la xisaabiyo lagana gooyo calaamadda maadaama ay tahay eber.
Xadaynta qaaciidooyinkan iyo ereyada maqan
Qaababka ka soo horjeeda waxay kaliya siin doonaan jawaabo sax ah CCD iyokamaradaha CMOS. EMCCD iyo aaladaha la xoojiyey waxay soo bandhigaan ilo qaylo dheeraad ah, markaa isla'egyadan lama isticmaali karo. Si loo helo isla'egta saamiga signal-ilaa-sanqa oo dhammaystiran oo xisaabiya kuwan iyo wax-soo-saarka kale.
Erey kale oo qaylo ah oo (ama loo isticmaalo) sida caadiga ah lagu daro isla'egyada SNR waa ka jawaab-celinta sawir-la'aanta (PRNU), oo sidoo kale mararka qaarkood lagu calaamadiyo 'fixed pattern noise' (FPN). Tani waxay ka dhigan tahay sinnaan la'aanta faa'iidada iyo jawaabta calaamadaha guud ahaan dareemayaasha, taas oo noqon karta mid ku weyn calaamadaha sare haddii ay ku filan tahay, yaraynta SNR.
Iyadoo kamaradaha hore ay lahaayeen PRNU wax ku ool ah oo u baahan ka mid ahaanshaheeda, ugu casrisankamaradaha sayniskaWaxay leeyihiin PRNU ku filan oo hooseeya si ay uga dhigaan wax ku biirintooda si aad uga hooseeya kan dhawaaqa sawir-qaadista, gaar ahaan ka dib marka sixitaannada sabuuradda la isticmaalo. Hadda, sidaas darteed, badanaa waa la dayacay xisaabinta SNR. Si kastaba ha noqotee, PRNU wali waxay muhiim u tahay kamaradaha iyo codsiyada qaarkood, waxaana lagu daraa isla'egta SNR ee aadka u horumarsan ee dhammaystiran. Tani waxay ka dhigan tahay isla'egyada la bixiyay ayaa faa'iido u leh badi nidaamyada CCD/CMOS laakiin waa inaan loola dhaqmin sidii mid caalami ah.
Noocyada Qaylada ee Xisaabinta SNR
Xisaabinta SNR ma aha oo kaliya in la is barbar dhigo calaamad ka soo horjeedka qiimaha qaylada. Ficil ahaan, ilo badan oo sawaxan madax-banaan ayaa wax ku biiriya, fahamkoodana waa lama huraan.
Qaylada xabada
● Asal ahaan: imaanshaha tirakoobka ee photons ama elektarooniga.
● Miisaanka leh xididka labajibbaaran ee calaamada.
● Wuxuu ku badan yahay sawir-qaadista xaddidan (astronomy, fluorescence microscopy).
Dhawaaqa kulaylka
Waxa kale oo loo yaqaan dhawaaqa Johnson-Nyquist, oo ay soo saarto dhaqdhaqaaqa elektarooniga ah ee iska caabiyeyaasha.
● Waxay ku kordhisaa heerkulka iyo baaxadda.
● Muhiim u ah isgaarsiinta elektiroonigga ah iyo wireless-ka.
Qaylada Madow ee Hadda
● Kala duwanaansho aan toos ahayn ee hadda mugdiga ah ee dareemayaasha.
● Waxa aad uga muhiimsan soo-gaadhista dheer ama qalab-sheegayaasha diiran.
● Waxaa hoos loo dhigay qaboojinta dareemaha.
Akhri Buuq
● Sawaxanka ka imanaya cod-weyneyaasha iyo isu beddelka analooga-dijital ah.
● Waa go'an akhrin kasta, oo aad muhiim ugu ah nidaamyada calaamadaha hooseeya.
Qaylada tirada
● Waxaa lagu soo bandhigay digitization (wareejin ilaa heerar kala duwan).
● Muhiim u ah nidaamyada qoto-dheer ee hoose (tusaale, maqal 8-bit ah).
Buuqa Deegaanka/Nidaamka
EMI, hadal-is-dhaafsi, koronto-soo-bax.
● Way maamuli kartaa haddii gaashaan-dhigiddu ay liidato.
Fahamka kuwan kan ugu sarreeya waxay gacan ka geysaneysaa doorashada qaacidada saxda ah iyo habka yaraynta.
Khaladaadka caadiga ah ee xisaabinta SNR
Way fududahay in lagala kulmo habab badan oo 'gaaban' si loo qiyaaso saamiga signal-ilaa-sanqa ee sawirka. Kuwani waxay u muuqdaan inay yihiin kuwo ka adag isla'egyada ka soo horjeeda, waxay u oggolaanayaan in si sahlan looga soo saaro sawirka laftiisa halkii ay u baahnaan lahaayeen aqoonta cabbirrada kamaradaha sida qaylada akhriska, ama labadaba. Nasiib darro, waxay u badan tahay in mid kasta oo ka mid ah hababkan uu yahay mid khaldan, oo u horseedi doona natiijooyin qalloocan oo aan waxtar lahayn. Waxaa si adag lagula talinayaa in isla'egyada ka soo horjeeda (ama nooca horumarsan waa in la isticmaalo dhammaan kiisaska.
Qaar ka mid ah jidadka gaagaaban ee ugu caansan waxaa ka mid ah:
1. Isbarbardhigga xoojinta signalka vs xoojinta asalka, heerarka cawl. Habkani waxa uu isku dayaa in lagu xukumo dareenka kamarada, xoogga calaamada ama calaamada saamiga buuqa iyada oo la barbar dhigayo xoojinta ugu sarreysa iyo xoojinta asalka. Habkani aad buu u cilladaysan yahay maaddaama saamaynta kamarad-ku-soo-baxa ay si sabab la'aan ah u dejin karto xoogga asalka, faa'iidada waxay si sabab la'aan ah u dejin kartaa xoogga signalada, mana jirto wax ku biirinta qaylada mid calaamad ama asal ah.
2 Ama, isbarbardhigga qiimaha ugu sarreeya iyo dhawaaqa muuqaalka ee gadaasha uu muujinayo astaanta xariiqda. Iyadoo loo maleynayo in si sax ah looga jaray qiyamka ka hor kala qaybinta, khatarta ugu weyn ee habkan waa joogitaanka iftiinka asalka. Iftiinka dambee kasta ayaa caadi ahaan xukumi doona buuqa pixels-ka dambe. Dheeraad ah, buuqa ku jira calaamada xiisaha, sida dhawaaqa rasaasta, dhab ahaantii lama tixgalin.
3. Mean signal in pixels of interest vs standard weecis of pixels: Isbarbardhigga ama fiirsashada inta calaamadda ugu sarreysa ay isku beddesho pixels deriska ah ama xayndaabyada isdaba jooga ayaa u dhow inay sax tahay marka loo eego hababka kale ee gaaban, laakiin uma badna inay ka fogaato saameynaha kale ee qiyamka qalloocan, sida isbeddelka calaamadda oo aan ka soo bixin buuq. Habkani waxa kale oo uu noqon karaa mid khaldan sababtoo ah tirinta pixels ee hooseeya marka la barbardhigo. Kala goynta qiimaha la dhimay sidoo kale waa inaan la iloobin.
Xisaabinta SNR iyada oo aan loo beddelin unugyada xoogga ee photoelectrons, ama iyada oo aan la saarin offset: Sida photon shot sanqadha sida caadiga ah waa isha qaylada ugu weyn oo ay ku tiirsan tahay aqoonta ka baxsan kamaradda iyo faa'iidada cabbirka, suurtagal ma aha in laga fogaado xisaabinta back to photoelectrons xisaabinta SNR.
5. In SNR lagu xukumo isha: Iyadoo xaaladaha qaarkood in SNR lagu xukumo ama isbarbardhigga SNR ee isha ay faa'iido yeelan karto, waxaa sidoo kale jira dabinno lama filaan ah. Ku xukumida SNR ee pixels qiimaha sare waxay noqon kartaa mid adag marka loo eego qiimaha hoose ama piksels gadaal. Saamayn badan oo qarsoon ayaa sidoo kale door ka ciyaari kara: Tusaale ahaan, kormeerayaasha kombuyuutarrada kala duwan waxay keeni karaan sawirro leh isbarbardhig aad u kala duwan. Intaa waxaa dheer, soo bandhigida sawirada heerarka zoom ee kala duwan ee software waxay si weyn u saameyn kartaa muuqaalka muuqaalka ee buuqa. Tani waa dhibaato gaar ah haddii la isku dayo in la is barbar dhigo kamaradaha iyo cabbirrada pixel meel shay kala duwan. Ugu dambeyntii, joogitaanka iftiinka dambe wuxuu burin karaa isku day kasta oo lagu xukumo SNR muuqaal ahaan.
Codsiyada SNR
SNR waa cabbir caalami ah oo leh codsiyo kala duwan:
Duubista Maqalka & Muusiga: Waxay go'aamisaa hufnaanta, kala duwanaanta firfircoon, iyo daacadnimada duubista.
● Isgaarsiinta Wireless-ka: SNR waxay si toos ah ula xiriirtaa qiimayaasha khaladaadka yara (BER) iyo soo saarista xogta.
● Sawirka Sayniska: Cilmiga xiddigiska, ogaanshaha xiddigaha daciifka ah ee ka soo horjeeda dhalaalka xagga dambe ee cirka waxay u baahan tahay SNR sare.
● Qalabka caafimaadka: ECG, MRI, iyo CT scans waxay ku tiirsan yihiin SNR sare si ay u kala soocaan calaamadaha iyo buuqa jireed.
● Kamaradaha & Sawir qaadista: Kaamirooyinka macaamiisha iyo dareemayaasha CMOS ee sayniska labaduba waxay isticmaalaan SNR si ay u cabbiraan waxqabadka iftiinka hooseeya.
Horumarinta SNR
Maadaama SNR uu yahay cabbirka muhiimka ah, dadaal weyn ayaa lagu horumarinayaa. Xeeladaha waxaa ka mid ah:
Hababka Hardware
● Isticmaal dareemayaal ka wanaagsan oo leh qulqulka mugdiga hoose.
● Codso gaashaanka iyo dhulka si loo yareeyo EMI.
● Qalabka qaboojiya si loo xakameeyo buuqa kulaylka.
Hababka Software
● Codso filtarrada dhijitaalka ah si aad meesha uga saarto soo noqnoqoshada aan la rabin.
● Isticmaal celcelis ahaan xariiqyo badan.
• Isticmaal algorithms-yada dhimista qaylada xagga sawirka ama habaynta maqalka.
Pixel Binning iyo Saamaynta ay ku leedahay SNR
Saamaynta wax-ku-qabsiga ee saamiga-sidaha-ilaa-sanqadu waxay ku xidhan tahay tignoolajiyada kamaradda iyo hab-dhaqanka dareemayaasha, maadaama waxqabadka sanqadha kamaradaha xidhan iyo kuwa aan xidhnayn ay si weyn u kala duwanaan karaan.
Kaamirooyinka CCD waxay isku dari karaan dallacaadda pixels-ka ee 'chip'. Sawaxanka akhrintu waxa ay soo baxaysaa hal mar oo kaliya, in kasta oo calaamada hadda mugdiga ah ee pixel kasta la soo koobi doono.
Inta badan kamaradaha CMOS waxay qabtaan ka baxsan chip-ka, taasoo la micno ah in qiyamka marka hore la cabbiro (oo la akhriyo dhawaaqa la soo bandhigay), ka dibna lagu soo koobay si dhijitaal ah. Sawaxanka akhrinta ee isu-ururintan oo kale way korodhaa inkasta oo lagu dhufto xididka labajibbaaran ee tirada pixels oo la soo koobay, tusaale ahaan 2 oo loogu talagalay 2x2 binning.
Maaddaama hab-dhaqanka buuqa ee dareemayaasha uu noqon karo mid adag, codsiyada tirada waxaa lagu talinayaa in la cabbiro deminta, kasbashada, iyo akhrinta buuqa kamarada qaab-dabiici ah, oo loo isticmaalo qiimayaashan isla'egta saamiga signal-ilaa-sanqa.
Gabagabo
Saamiga signal-ilaa-sanqad (SNR) waa mid ka mid ah cabbirrada ugu muhiimsan sayniska, injineernimada, iyo tignoolajiyada. Laga soo bilaabo qeexida caddaynta wicitaannada taleefanka ilaa awoodsiinta ogaanshaha galaxies fog, SNR waxay taageertaa tayada cabbirka iyo nidaamyada isgaarsiinta. Mastering SNR kaliya maaha in la xafido qaacidooyinka - waxay ku saabsan tahay fahamka fikradaha, xaddidaadaha, iyo ganacsiga-dhabta ah ee aduunka. Marka laga eego dhinacan, injineerada iyo cilmi-baarayaashu waxay samayn karaan cabbirro la isku halleyn karo iyo nidaamyo naqshadeed kuwaas oo soo saara fikrado macno leh xitaa xaaladaha buuqa.
Ma rabtaa inaad wax badan barato? Bal u fiirso maqaallada la xidhiidha:
Tucsen Photonics Co., Ltd. Dhammaan xuquuqaha way xifdisan yihiin. Markaad xiganayso, fadlan qir isha:www.tucsen.com
