25/09/04Sawirka dhijitaalka ah, way fududahay in la qiyaaso in xallinta sare ay si toos ah uga dhigan tahay sawirro wanaagsan. Soosaarayaasha kamaradaha inta badan waxay suuq geeyaan nidaamyada ku saleysan tirinta megapixel, halka kuwa sameeya muraayadaha ay muujiyaan xallinta awoodda iyo fiiqan. Hase yeeshee, ficil ahaan, tayada sawirku waxay ku xiran tahay oo kaliya sifooyinka muraayadda ama dareenka shakhsi ahaaneed laakiin sidoo kale sida ugu wanaagsan ee ay u siman yihiin.
Tani waa halka ay ka soo gasho muunada Nyquist Asal ahaan mabda'a ka yimid hab-samaynta calaamadaha, shuruudaha Nyquist ayaa dejinaya qaab-dhismeedka aragtida ee tafaasiisha si sax ah loo qabsado. Sawir-qaadista, waxay hubisaa in xallinta indhaha ee lagu bixiyo muraayadda iyo xallinta dhijitaalka ah ee dareenka kamaradku ay si wadajir ah u wada shaqeeyaan.
Maqaalkani waxa uu furfurayaa muunada Nyquist ee macnaha guud ee sawir-qaadista, waxa uu sharaxayaa dheelitirka u dhexeeya xallinta indhaha iyo kamaradaha, waxana uu bixiyaa tilmaamo wax ku ool ah oo loogu talagalay codsiyada u dhexeeya sawir-qaadista ilaa sawirka sayniska.
Waa maxay Saamaynta Nyquist?
Jaantuska 1: Aragtida muunada ee Nyquist
Sare:Calaamadaha sinusoidal (cyan) ayaa lagu cabbiraa, ama laga qaadaa, meelo badan. Xariiqda cirridka dheer ee cawlan waxay ka dhigan tahay 1 cabbir halkii wareeg ee calaamadda sinusoidal, oo qabata kaliya calaamadaha ugu sarreeya, oo si buuxda u qarinaya dabeecadda dhabta ah ee calaamadda. Qalooca casaanka ah ee si fiican u jajaban wuxuu qabtaa 1.1 cabbir muunad kasta, oo muujinaya sinusoid laakiin si khaldan u tilmaamaya inta jeer ee ay tahay. Tani waxay la mid tahay qaabka Moiré.
Gunta:Kaliya marka 2 shaybaar laga qaado wareeggiiba (khadka guduudan ee dhibco guduudan) ayaa la bilaabayaa in la qabsado dabeecadda dhabta ah ee calaamadda.
Mabda'a muunada Nyquist waa mabda' ka dhex jira habaynta calaamadaha elektaroonigga ah, habaynta maqalka, sawirka iyo qaybaha kale. Aragtidu waxay caddaynaysaa in dib-u-dhiska soo noqnoqoshada la bixiyay ee calaamadda, cabbirada waa in la sameeyaa ugu yaraan laba jeer inta jeer, ee lagu muujiyay sawirka 1. Xaaladda xallinta indhaha, tani waxay ka dhigan tahay in cabbirka xajmiga shaygeena waa inuu noqdaa ugu badnaan kala badh faahfaahinta ugu yar ee aan isku dayeyno inaan qabanno, ama, kiiska mikroskoob, kala bar xallinta mikroskoob.
Jaantuska 2: Muunadaynta Nyquist oo leh pixels labajibbaaran: arrimaha hanuuninta
Isticmaalka kamarad leh shabag leh pixels labajibaaran, 2x saamiga muunad ee aragtida Nyquist waxay kaliya si sax ah u qabsan doontaa faahfaahinta si fiican ugu habboon shabagga pixels. Haddii la isku dayo in lagu xalliyo qaab-dhismeedka xagasha pixel grid, cabbirka pixel ee wax ku ool ah waa ka weyn yahay, ilaa √2 jeer ka weyn yahay dhinaca. Heerka muunadku waa in uu noqdaa 2√2 jeer inta jeer ee la rabo in la qabto si loo qabto tafaasiisha 45o ilaa xariiqda pixel.
Sababta tan waa mid cad iyadoo la tixgelinayo sawirka 2 (qaybta sare). Bal qiyaas cabbirka pixel waxaa loo dejiyay xallinta indhaha, isagoo siinaya meelaha ugu sarreeya ee labada ilood ee deriska ah, ama faahfaahin kasta oo aan isku dayeyno inaan xallino, mid walba pixels u gaar ah. Inkasta oo kuwan si gaar ah loo ogaado, ma jiraan wax calaamad ah oo muujinaya cabbirada ka dhashay inay yihiin laba heer oo kala duwan - mar labaadna qeexitaankeena "xallinta" lama buuxin. pixel inta u dhaxaysa ayaa loo baahan yahay, isagoo qabanaya godka calaamada. Tan waxa lagu gaaraa iyada oo ugu yaraan la labanlaabo heerka muunada goobta, tusaale kala badh cabirka shayga booska bannaan.
Xallinta indhaha vs. xallinta kamarada
Si loo fahmo sida muunada Nyquist ay uga shaqeyso sawir-qaadista, waxaan u baahanahay inaan kala saarno laba nooc oo xallin ah:
● Xallinta indhaha: Waxaa lagu go'aamiyay muraayadda, xallinta indhaha waxaa loola jeedaa awoodda ay u leedahay inay soo saarto faahfaahin fiican. Waxyaabaha ay ka midka yihiin tayada muraayadda, daloolka, iyo kala-duwanaanta ayaa dejinaya xadkan. Hawsha wareejinta beddelka (MTF) ayaa inta badan loo isticmaalaa in lagu cabbiro sida ugu wanaagsan ee lensku u gudbiyo isbarbardhigga meerqadaha kala duwan.
● Xallinta kamarada: Waxaa lagu go'aamiyaa dareeraha, xallinta kamaradu waxay kuxirantahay cabbirka pixel, garoonka pixel, iyo cabbirrada guud ee dareemayaasha. Heerka pixel ee akamarada CMOSwaxay si toos ah u qeexaysaa inta jeer ee Nyquist, taas oo go'aamisa tafatirka ugu badan ee dareemayaasha.
Marka labadaan aan la jaan qaadin, dhibaatooyin ayaa soo baxa. Muraayadaha ka sarreeya awoodda xalinta dareeraha ayaa si wax ku ool ah "khasaaray", maaddaama dareemaha uusan qaban karin dhammaan faahfaahinta. Taa beddelkeeda, dareemaha xallinta sare leh ee lagu lammaaniyo muraayad tayadiisu hooseeyso waxay keentaa sawirro aan horumarin inkastoo megapixels badan.
Sida Loo Isu Dheeli Tiro Aragtida Iyo Qaraarka Kamarada
Isku dheelli tirka muraayadaha iyo dareemayaasha macnaheedu waa isbarbardhigga inta jeer ee Nyquist ee dareemayaasha iyo inta jeer ee goynta indhaha ee muraayadda.
● Inta jeer ee Nyquist ee dareeme kamarad waxaa loo xisaabiyaa sida 1/ (2 × pixel pitch). Tani waxay qeexaysaa inta jeer ee ugu sarreysa ee dareemaha uu muunada qaadi karo iyada oo aan la kala saarin.
● Inta jeer ee goynta indhaha waxay kuxirantahay sifooyinka muraayadaha iyo kala duwanaanshiyaha.
Natiijooyinka ugu wanaagsan, inta jeer ee dareemayaasha Nyquist waa in ay la socdaan ama in yar ka badan yihiin awoodda xallinta muraayadda. Ficil ahaan, qaanuunka wanaagsan ee suulka ayaa ah in la hubiyo in cabirka pixel-ku uu yahay kala bar cabbirka muuqaalka ugu yar ee la xallin karo.
Tusaale ahaan, haddii lensku uu xallin karo faahfaahinta ilaa 4 micrometers, markaa dareemaha leh cabbirada pixels ee ~ 2 micrometers ayaa si fiican u dheelitiri doona nidaamka.
Ku habboon Nyquist oo leh xallinta kamarada & Caqabadda Pixels Square
Ka-ganacsiga hoos u dhaca cabbirka booska shay waa hoos u dhaca awoodda ururinta iftiinka. Sidaa darteed waa muhiim in la isku dheelitiro baahida xallinta iyo ururinta iftiinka. Intaa waxaa dheer, cabbirada pixel meel bannaan ee shayga weyn waxay u janjeeraan inay gudbiyaan muuqaal weyn oo mawduuca sawirka ah. Codsiyada qaar ka mid ah baahida loo qabo xallinta ganaaxa, 'sharciga suulka' dheelitirka ugu wanaagsan ayaa la sheegay in lagu dhuftay sida soo socota: Cabbirka shayga booska pixel, marka lagu dhufto qodobbada qaarkood si loogu xisaabtamo Nyquist, waa inuu la mid yahay xallinta indhaha. Tiradan waxaa loo yaqaan xallinta kamarada.
Isku dheellitirka muraayadaha indhaha iyo dareemayaasha inta badan waxay u soo degaan si loo hubiyo in xallinta muunada wax ku oolka ah ee kamaradu ay la mid tahay xadka xallinta indhaha ee muraayadda. Nidaam ayaa la sheegay inuu "ku habboon yahay Nyquist" marka:
Xallinta kamarada = xallinta indhaha
Halka xallinta kamarada uu bixiyo:
Qodobka lagu xisaabtamayo Nyquist ee inta badan lagu taliyaa waa 2.3, ma aha 2. Sababta tani waa sida soo socota.
Pixel-yada kamaradu waa labajibbaaran (caadi ahaan) labajibbaaran, waxaana lagu habeeyay shabag 2-D ah. Cabbirka pixels sida lagu qeexay isticmaalka isla'egta ka soo horjeeda waxay ka dhigan tahay ballaca pixels ee ay la socdaan faashashka gridkan. Haddii sifooyinka aan isku dayeyno inaan ku xalino beenta xagal kasta marka laga reebo isku dhufashada saxda ah ee 90 ° marka loo eego shabaggaan, cabbirka pixel ee waxtarka leh wuu weynaan doonaa, ilaa √2 ≈ 1.41 jeer cabbirka pixel ee 45°. Tan waxa lagu muujiyay sawirka 2 (qaybta hoose).
Qodobka lagu taliyey ee waafaqsan shuruudaha Nyquist ee dhammaan jihooyinka ayaa sidaas darteed noqon doona 2√2 ≈ 2.82. Si kastaba ha ahaatee, iyadoo ay ugu wacan tahay is-dhaafsiga aan horay loo soo sheegnay ee u dhexeeya xallinta iyo ururinta iftiinka, qiimaha tanaasulka ee 2.3 ayaa lagula talinayaa sida qaanuunka suulka.
Doorka Saamaynta Nyquist ee Sawir-qaadista
Sambalaynta Nyquist waa irid ilaaliyaha aaminnimada sawirka. Marka saamiga muunadku uu hoos uga dhaco xadka Nyquist:
● Hoos-u-dhigid → waxay sababtaa magac-u-dhigid: tafaasiil been abuur ah, geeso jeexan, ama qaabab moiré.
● Kor-u-qaadista → waxay qabataa xog ka badan inta ay optic-yadu keeni karaan, taasoo horseedaysa soo-celintu inay yaraato: faylal waaweyn iyo baahiyo farsamayn oo sarreeya iyada oo aan la arki karin horumar.
Saamaynta saxda ah waxay hubisaa in sawiradu ay yihiin kuwo fiiqan oo run ah. Waxay bixisaa dheellitirka u dhexeeya gelinta indhaha iyo qabashada dhijitaalka ah, iyada oo iska ilaalinaysa xallinta hal dhinac ama marin-habaabinta dhinaca kale.
Codsiyada wax ku oolka ah
Samaynta Nyquist ma aha aragti kaliya - waxay leedahay codsiyo muhiim ah oo ku saabsan maaddooyinka sawir-qaadista:
● Mikroskoob:Cilmi-baarayaashu waa inay doortaan dareemayaasha muunada ugu yaraan laba jeer tafaasiisha ugu yar ee lagu xallin karo muraayadda ujeeddada ah. Doorashada saxda ahkamarad mikroskoobwaa muhiim, maadaama cabbirka pixel-ku waa inuu la socdaa xallinta xaddidan ee kala-duwanaanshaha ujeeddada mikroskoobka. Shaybaarada casriga ah ayaa inta badan door bidakamaradaha sCMOS, kaas oo bixiya dheelitirnaanta dareenka, kala duwanaansho firfircoon, iyo qaabdhismeedka pixel-ka wanaagsan ee sawirka noole ee waxqabadka sare leh.
● Sawir qaade:Isku-dubbaridka dareemayaasha-megapixel-sare ee leh muraayadaha aan xallin karin tafaasiisha si isku mid ah ayaa inta badan keenta horumar la taaban karo oo xagga fiiqan ah. Sawirqaadayaasha xirfadlayaasha ah waxay isku dheelitiraan muraayadaha iyo kamaradaha si ay uga fogaadaan xallinta luminta.
● Sawir qaade:Isku-dubbaridka dareemayaasha-megapixel-sare ee leh muraayadaha aan xallin karin tafaasiisha si isku mid ah ayaa inta badan keenta horumar la taaban karo oo xagga fiiqan ah. Sawirqaadayaasha xirfadlayaasha ah waxay isku dheelitiraan muraayadaha iyo kamaradaha si ay uga fogaadaan xallinta luminta.
● Aragtida Mashiinka &Kamaradaha SayniskaXakamaynta tayada iyo baadhista warshadaha, sifooyin yaryar oo maqan sababtoo ah muunad la'aantu waxay la macno tahay qaybo cilladaysan oo aan la ogaan. Saamaynta xad dhaafka ah waxa loo isticmaali karaa si ula kac ah soo dhawaynta dhijitaalka ah ama habaynta la xoojiyey.
Goorta la isku Waafaqi karo Nyquist: Baadhitaanka iyo Wax-is-daridda
Muunadaynta Nyquist waxay u taagan tahay dheelitirnaanta ugu habboon, laakiin ficil ahaan, nidaamyada sawir-qaadista ayaa laga yaabaa inay si ula kac ah u badiyaan ama u yarayn karaan iyadoo ku xidhan codsiga.
Waa maxay Undersampling
Marka la eego codsiyada halka dareenku ka muhiimsan yahay xallinta tafaasiisha ugu yar, adeegsiga cabbirka pixel shay ee ka weyn baahida Nyquist waxay u horseedi kartaa faa'iidooyin ururin iftiin leh. Tan waxa loo yaqaan hoos u dhigidda.
Tani waxay bixisaa tafaasiil fiican, laakiin waxay noqon kartaa faa'iido marka:
● Xasaasiyadu waa muhiim: pixels ka waaweyn waxay ururiyaan iftiin badan, iyagoo hagaajinaya saamiga signal-ilaa-sanqa ee sawirka iftiinka hooseeya.
● Xawaaruhu arrimaha: pixels yar ayaa yareeya wakhtiga akhrinta, taas oo awood u siinaysa in si degdeg ah loo helo.
● Waxtarka xogta ayaa loo baahan yahay: cabbirrada faylalka yaryar ayaa lagu door bidaa nidaamyada xaddidan bandwidth-xaddidan.
Tusaale: Kaalshiyamka ama sawir-qaadista danabka, calaamaduhu inta badan waa la isku celceliyaa marka loo eego gobollada xiisaha, sidaas darteed wax-yaraynta waxay hagaajinaysaa ururinta iftiinka iyada oo aan waxyeello loo geysan natiijada sayniska.
Waa maxay Oversampling
Taa beddelkeeda, codsiyo badan oo xallinta tafaasiisha wanaagsan ay fure u tahay, ama codsiyada la isticmaalayo hababka falanqaynta ka dib si ay u soo kabtaan macluumaad dheeraad ah oo ka baxsan xadka kala qaybsanaanta, waxay u baahan yihiin pixels sawir-yar oo ka yar shuruudaha Nyquist, oo loo yaqaan oversampling.
Inkastoo tani aysan kordhineynin xallinta indhaha ee dhabta ah, waxay ku siin kartaa faa'iidooyin:
● Waxay sahlaysa zoom dhijitaal ah oo leh tayo hoose oo lumin.
● Waxay wanaajisaa hab-socod ka dib (tusaale, deconvolution, denoisering, super-solution).
● Waxay yaraynaysaa aliasing muuqda marka sawiradu hoos loo dhigo hadhow.
Tusaale: Microscope-ka, kamarada sCMOS ee xallinta sare leh ayaa laga yaabaa inay ka badbadiso qaab-dhismeedka gacanta si algorithms-yada xisaabinta ay u soo saaraan tafaasiil ka baxsan xadka kala-duwanaanshaha.
Fikradaha khaldan ee caadiga ah
1. megapixels badan ayaa had iyo jeer ka dhigan sawirro fiiqan.
Run maaha. Fiirintu waxay ku xidhan tahay labadaba awoodda xallinta muraayadda iyo haddii dareemaha si habboon u tijaabiyo.
2. Lens kasta oo wanaagsan wuxuu si fiican ugu shaqeeyaa dareen kasta oo heer sare ah.
Ciyaarta liidata ee udhaxaysa xallinta muraayada iyo heerka pixel ayaa xaddidi doonta waxqabadka.
3. Muunad-qaadista Nyquist waxay ku habboon tahay oo keliya hab-samaynta calaamadaha, maaha sawir-qaadista.
Taa lidkeeda, sawir-qaadista dhijitaalka ah asal ahaan waa hab muunad, Nyquist-na waa sida ugu habboon halkan sida maqalka ama isgaarsiinta.
Gabagabo
Muunad-qaadista Nyquist way ka badan tahay xisaab-xirnaanta xisaabeed - waa mabda'a hubinaya in xallinta indhaha iyo dhijitaalka ay wada shaqeeyaan. Iyada oo la waafajinayo awoodda xallinta muraayadaha iyo awoodda muunad ee dareemayaasha, nidaamyada sawir-qaadista waxay gaadhaan caddaynta ugu badan iyada oo aan la isticmaalin farshaxan ama awood la lumin.
Xirfadlayaasha meelaha kala duwan sida mikroskoobyada, xiddigiska, sawir qaadista, iyo aragtida mashiinka, fahamka muunadeynta Nyquist waxay fure u tahay naqshadeynta ama doorashada hababka sawir-qaadista ee keena natiijooyin la isku halleyn karo. Ugu dambeyntii, tayada sawirku kama imanayo riixitaanka hal qeexitaan ilaa xad, laakiin waxay ka timaadaa helitaanka dheelitirka.
FAQs
Maxaa dhacaya haddii tijaabada Nyquist aysan ku qanacsanayn kamarada?
Marka heerka muunadku hoos uga dhaco xadka Nyquist, dareemaha si sax ah uma matali karo faahfaahinta wanaagsan. Tani waxay keenaysaa aliasing, taas oo u muuqata sida geesaha jeexan, qaababka moiré, ama textures been ah oo aan ka jirin goobta dhabta ah.
Sidee buu cabbirka pixel-ku u saameeyaa muunada Nyquist?
Pixel-yada yaryar waxay kordhiyaan soo noqnoqoshada Nyquist, taasoo la micno ah in dareemaha uu aragti ahaan xallin karo faahfaahinta wanaagsan. Laakin haddii muraayadu aysan gaarsiin karin heerkaas xallinta, pixels-yada dheeraadka ah waxay kordhinayaan qiimo yar waxayna kordhin karaan qaylada.
Muunad-samaynta Nyquist miyay ka duwan tahay dareemayaasha monochrome vs. midabka?
Haa Dareemka monochrome, muunado kasta oo pixels ayaa si toos ah u iftiiminaya, markaa inta jeer ee Nyquist ee waxtarka leh waxay la mid tahay heerka pixel. Dareemka midabka leh shaandhada Bayer, kanaal kasta oo midab ah ayaa hoos loo dhigayaa, markaa xallinta wax ku oolka ah ee demosaicing ka dib ayaa xoogaa ka hooseeya.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Dhammaan xuquuqaha way xifdisan yihiin. Markaad xiganayso, fadlan qir isha:www.tucsen.com
