25/09/11Sistimi efe kapa efe ea litekanyo - ho tloha puisanong e se nang mohala ho isa ho ho nka lifoto tsa dijithale - karo-karolelano ea lerata (SNR) ke letšoao la bohlokoa la boleng. Hore na o sekaseka litšoantšo tsa sebonela-hōle, u ntlafatsa lirekoto tsa maekrofono, kapa u rarolla sehokelo se se nang mohala, SNR e u joetsa hore na ke lintlha tse kae tse molemo tse hlahelletseng lerata le sa batleheng.
Empa ho bala SNR ka nepo ha se kamehla ho otlolohileng. Ho ipapisitse le sistimi, lintlha tse ling tse kang lefifi la hajoale, lerata le balang, kapa pixel binning li ka hloka ho nahanoa. Tataiso ena e u tsamaisa ka khopolo, liforomo tsa mantlha, liphoso tse tloaelehileng, lits'ebetso, le mekhoa e sebetsang ea ho ntlafatsa SNR, ho netefatsa hore u ka e sebelisa ka nepo maemong a mangata a fapaneng.
Signal-to-Noise Ratio (SNR) ke Eng?
Bohareng ba eona, karo-karolelano ea mats'oao le lerata e lekanya kamano lipakeng tsa matla a lets'oao le lakatsehang le lerata le le sirelletsang.
● Letšoao = boitsebiso bo nang le moelelo (mohlala, lentsoe le letsang, naleli e setšoantšong sa sebonela-hōle).
● Lerata = ho feto-fetoha ho sa reroang, ho sa batleheng ho khopamisang kapa ho pata lets'oao (mohlala, static, lerata la sensor, tšitiso ea motlakase).
Ka lipalo, SNR e hlalosoa e le:
Hobane likarohano tsena li ka fapana ho latela litaelo tse ngata tsa boholo, SNR hangata e hlahisoa ka li-decibel (dB):
● High SNR (mohlala, 40 dB): lets'oao le laola, ho fella ka boitsebiso bo hlakileng le bo ka tšeptjoang.
● SNR e tlase (mohlala, 5 dB): lerata le koaleha lets'oao, ho thata ho hlalosa.
Mokhoa oa ho bala SNR
Palo ea karo-karolelano ea mats'oao-ho-lerata e ka etsoa ka maemo a fapaneng a ho nepahala ho latela hore na ho kenyelelitsoe mehloli efe ea lerata. Karolong ena, ho tla hlahisoa mefuta e 'meli: e' ngoe e ikarabellang bakeng sa nako e lefifi le e nkang hore e ka hlokomolohuoa.
Tlhokomeliso: Ho eketsa litekanyetso tsa lerata tse ikemetseng ho hloka ho li kenyelletsa ka quadrature. Mohloli o mong le o mong oa lerata o lekane, o akaretsoa, 'me motso oa sekwere oa kakaretso o nkuoa.
Karo-karolelano ea lerata le lets'oao le lefifi
E latelang ke equation e lokelang ho sebelisoa maemong ao lerata le lefifi la hona joale le leng le leholo hoo le ka hlokang ho kenyelletsoa:
Mona ke tlhaloso ea mantsoe:
Letšoao (e-): Lena ke lets'oao la thahasello ho li-photoelectrons, 'me lets'oao le lefifi la hona joale le tlositsoe
Letšoao lohle (e-) e tla ba palo ea photoelectron ka pixel ea thahasello - ha e le hantle eseng boleng ba pixel ka li-unit tsa maemo a grey. Mohlala oa bobeli oa Letšoao (e-), ka tlase ho equation, ke lerata la photonshot.
Lefifi (DC):Theko e lefifi ea hajoale ea pixel eo.
t: Nako ea ho pepeseha ka metsotsoana
sr:Bala lerata ka mokhoa oa khamera.
Karo-karolelano ea lerata ho boemo bo lefifi bo sa tsotelleng
Maemong a khutšoanyane (<1 motsotsoana) linako tsa ho pepeseha, hammoho le lik'hamera tse pholileng, tse sebetsang hantle, lerata le lefifi la hona joale le tla ba ka tlase ho lerata le baloang, 'me le hlokomolohuoe ka mokhoa o sireletsehileng.
Moo mantsoe a leng teng hape joalo ka ha a hlalositsoe kaholimo, ntle le hore lets'oao le lefifi la hajoale ha le hloke ho baloa le ho tlosoa ho tsoa ho lets'oao kaha le lokela ho lekana le zero.
Meeli ea liforomo tsena le mantsoe a sieo
Mekhoa e fapaneng e tla fana ka likarabo tse nepahetseng bakeng sa CCD leLik'hamera tsa CMOS. EMCCD le lisebelisoa tse matlafalitsoeng li hlahisa mehloli e meng ea lerata, kahoo lipalo tsena li ke ke tsa sebelisoa. Bakeng sa palo e felletseng ea sesupo-ho-lerata e ikarabellang bakeng sa litlatsetso tsena le tse ling.
Lereo le leng la lerata le (kapa le neng le le) le atisang ho kenyelletsoa ho lipalo tsa SNR ke la photo-response non-uniformity (PRNU), eo ka linako tse ling e bitsoang 'fixed pattern noise' (FPN). Sena se emela ho se lekane ha phaello le karabelo ea lets'oao ho pholletsa le sensor, e ka bang matla ka matšoao a phahameng haeba e le kholo ka ho lekana, e fokotsa SNR.
Le hoja lik'hamera tsa pele li ne li e-na le PRNU ea bohlokoa e lekaneng ho hloka hore e kenyelelitsoe, ea morao-raolik'hamera tsa saensee na le PRNU e tlase ka ho lekaneng ho etsa monehelo oa eona ka tlase ho lerata la photon shot, haholo-holo ka mor'a hore ho sebelisoe litokiso tsa boto. Hona joale, ka hona, hangata e hlokomolohuoa lipalo tsa SNR. Leha ho le joalo, PRNU e ntse e le bohlokoa bakeng sa lik'hamera le lits'ebetso tse ling, 'me e kenyelelitsoe ho palo e tsoetseng pele ea SNR bakeng sa botlalo. Sena se bolela hore lipalo tse fanoeng li na le thuso bakeng sa lits'ebetso tse ngata tsa CCD/CMOS empa ha lia lokela ho nkuoa li sebetsa hohle.
Mefuta ea Lerata Lipalong tsa SNR
Ho bala SNR ha se feela ho bapisa lets'oao khahlano le boleng bo le bong ba lerata. Ha e le hantle, mehloli e mengata ea lerata e ikemetseng e kenya letsoho, 'me ho e utloisisa ho bohlokoa.
Lerata la Shot
● Tšimoloho: ho fihla ha lipalo-palo tsa photon kapa lielektrone.
● Likala tse nang le motso oa lisekoere oa lets'oao.
● E laola litšoantšo tse fokolang tsa photon (astronomy, fluorescence microscopy).
Lerata la Mocheso
● E boetse e bitsoa lerata la Johnson–Nyquist, le hlahisoang ke ho sisinyeha ha elektronike linthong tse hanyetsang.
● E eketseha ka mocheso le bandwidth.
● Bohlokoa puisanong ea elektronike le ea waelese.
Lerata le Lefifi la Hona Joale
● Ho feto-fetoha ho sa tloaelehang ha maqhubu a lefifi ka har'a lisensara.
● E bohlokoa haholo ho li-exposures tse telele kapa li-detectors tse futhumetseng.
● E fokotsehile ka ho pholisa sensor.
Bala Lerata
● Lerata le tsoang ho li-amplifiers le phetoho ea analog-to-digital.
● E tsitsitse ha ho baloa, ho bohlokoa haholo ho mebuso e nang le matšoao a tlase.
Quantization Lerata
● E tsebisitsoe ka digitization (ho pota-pota ho isa maemong a sa tšoaneng).
● Bohlokoa lits'ebetsong tsa botebo bo tlase (mohlala, molumo oa 8-bit).
Lerata la Tikoloho/Mokhoa
● EMI, crosstalk, phepelo ea motlakase.
● E ka laola haeba ho sireletsa / ho theola fatše ho fosahetse.
Ho utloisisa hore na ke efe ho tsena e ka sehloohong ho thusa ho khetha mokhoa o nepahetseng le mokhoa oa ho fokotsa.
Liphoso tse tloaelehileng ha ho baloa SNR
Ho bonolo ho kopana le mekhoa e mengata ea "shortcut" ho hakanya karo-karolelano ea lerata ho ea ho lerata litšoantšong. Tsena li batla li sa rarahane haholo ho feta li-equations tse fapaneng, li lumella hore ho be bonolo ho tsoa ho setšoantšo ka bosona ho e-na le ho hloka tsebo ea liparamente tsa khamera joalo ka lerata la ho bala, kapa ka bobeli. Ka bomalimabe, ho ka etsahala hore e 'ngoe le e' ngoe ea mekhoa ena e fosahetse, 'me e tla lebisa liphellong tse sothehileng le tse se nang thuso. Ho eletsoa ka matla hore li-equations tse fapaneng (kapa mofuta o tsoetseng pele o sebelisoe maemong ohle.
Tse ling tsa li-shortcuts tsa bohata tse tloaelehileng li kenyelletsa:
1, Ho bapisa matla a lets'oao le matla a bokamorao, maemong a bohlooho. Mokhoa ona o leka ho ahlola maikutlo a khamera, matla a pontšo kapa tekanyo ea lerata ho ea ho lerata ka ho bapisa matla a holimo ho matla a ka morao. Mokhoa ona o na le phoso e kholo kaha tšusumetso ea khamera ea offset e ka beha ka morao botebo ba bokamorao, phaello e ka beha matla a mats'oao ntle ho mabaka, 'me ha ho na thuso ea lerata ka lets'oao kapa bokamorao.
2. Ho arola litlhōrō tsa matšoao ka ho kheloha ho tloaelehileng ha sebaka sa lipikselse tse ka morao. Kapa, ho bapisa maemo a holimo le lerata le bonoang ka morao le senotsoeng ke profil ea line. Ho nka hore offset e tlosoa ka nepo ho tloha ho litekanyetso pele ho karohano, kotsi e kholo ka ho fetisisa mokhoeng ona ke ho ba teng ha leseli le ka morao. Leseli leha e le lefe le ka morao hangata le tla laola lerata la lipikselse tse ka morao. Ho feta moo, lerata la pontšo ea thahasello, joalo ka lerata la ho thunngoa, ha e le hantle ha le nkoe ho hang.
3, Letšoao le bolelang ka lipikselse tsa thahasello khahlano le ho kheloha ho tloaelehileng ha boleng ba pixel: Ho bapisa kapa ho bona hore na lets'oao le phahameng le fetoha hakae ho lipikselse tsa boahelani kapa liforeimi tse latellanang li haufi le ho nepahala ho feta mekhoa e meng ea likhutšoane, empa ha ho na monyetla oa ho qoba litšusumetso tse ling tse sothang boleng, joalo ka phetoho ea lets'oao le sa tsoeng lerata. Mokhoa ona le ona o ka ba o sa nepahalang ka lebaka la lipalo tse tlase tsa pixel papisong. Ho ntša boleng ba offset le hona ha hoa lokela ho lebaloa.
4, Ho bala SNR ntle le ho fetohela ho li-unit tsa matla a li-photoelectrons, kapa ntle le ho tlosa sephetho: Joalo ka ha lerata la photon e le mohloli o moholo oa lerata 'me o itšetlehile ka tsebo ea ho fokotsa le ho fumana tekanyo ea khamera, ha ho khonehe ho qoba ho bala ho khutlela ho li-photoelectrons bakeng sa lipalo tsa SNR.
5, Ho ahlola SNR ka leihlo: Le hoja maemong a mang ho ahlola kapa ho bapisa SNR ka leihlo ho ka ba molemo, ho boetse ho na le maraba a sa lebelloang. Ho ahlola SNR ka lipikselse tsa boleng bo holimo ho ka ba thata ho feta boleng bo tlase kapa lipikselse tsa bokamorao. Litlamorao tse poteletseng le tsona li ka bapala karolo: Mohlala, li-monitor tse fapaneng tsa komporo li ka fana ka litšoantšo ka phapang e fapaneng haholo. Ho feta moo, ho hlahisa litšoantšo ka maemo a fapaneng a zoom ho software ho ka ama haholo ponahalo ea lerata. Sena se na le bothata haholo haeba u leka ho bapisa lik'hamera le boholo bo fapaneng ba pixel ea sebaka. Qetellong, boteng ba leseli le ka morao bo ka thibela boiteko leha e le bofe ba ho ahlola SNR ka pono.
Lisebelisoa tsa SNR
SNR ke metric ea bokahohleng e nang le lits'ebetso tse fapaneng:
● Ho Rekota Mantsoe le 'Mino: E khetholla ho hlaka, mefuta e fapaneng ea maemo, le botšepehi ba lirekoto.
● Puisano e se Nang Teng: SNR e amana ka kotloloho le litekanyetso tsa liphoso tsa biti (BER) le phepelo ea data.
● Ho Nahana ka Saense: Thutong ea linaleli, ho bona linaleli tse lerootho khahlanong le khanya ea leholimo ho hloka SNR e phahameng.
● Thepa ea Bongaka: ECG, MRI, le CT scans li itšetlehile ka SNR e phahameng ho khetholla matšoao ho lerata la 'mele.
● Lik'hamera le ho Nka Lifoto: Lik'hamera tsa bareki le lisensara tsa saense tsa CMOS ka bobeli li sebelisa SNR ho lekanyetsa tšebetso ea khanya e tlase.
Ho ntlafatsa SNR
Kaha SNR ke mohato o boima hakana, ho etsoa boiteko bo matla ho e ntlafatsa. Mawa a kenyeletsa:
Mekhoa ea Hardware
● Sebelisa lisensara tse betere tse nang le matla a tlase a lefifi.
● Sebelisa tšireletso le ho theola fatše ho fokotsa EMI.
● Li-detectors tse pholileng ho thibela lerata la mocheso.
Mekhoa ea Software
● Kenya li-filters tsa digital ho tlosa maqhubu a sa batleheng.
● Sebelisa karolelano ho pholletsa le liforeimi tse ngata.
● Sebelisa mekhoa ea ho fokotsa lerata litšoantšong kapa ho etsa molumo.
Pixel Binning le Phello ea eona ho SNR
Phello ea ho kopanya karo-karolelano ea lerata-ho-lerata e itšetlehile ka theknoloji ea khamera le boitšoaro ba sensor, kaha ts'ebetso ea lerata ea lik'hamera tse tlanngoeng le tse sa koaeloang li ka fapana haholo.
Likh'amera tsa CCD li ka etsa kakaretso ea "on-chip" ea lipikselse tse haufi. Lerata la ho bala le etsahala ka nako e le 'ngoe feela, leha lets'oao le lefifi la hajoale le tsoang ho pixel ka 'ngoe le lona le tla akaretsoa.
Likh'amera tse ngata tsa CMOS li etsa li-off-chip binning, ho bolelang hore boleng bo qala ho lekanyetsoa (le lerata le baloang le hlahisoa), ebe li akaretsoa ka dijithale. Lerata le baloang bakeng sa likakaretso tse joalo le ntse le eketseha le hoja ho atisa ka motso oa lisekoere oa palo ea lipikselse tse akarelitsoeng, ke hore, ka ntlha ea 2 bakeng sa 2x2 binning.
Kaha mokhoa oa lerata oa li-sensor o ka ba thata, bakeng sa lits'ebetso tse ngata ho bohlokoa ho lekanya ho fokotsa, ho fumana, le ho bala lerata la khamera ka mokhoa o binned, 'me u sebelise litekanyetso tsena bakeng sa equation ea signal-to-noise ratio.
Qetello
Pontšo-ho lerata karo-karolelano (SNR) ke e 'ngoe ea metrics ea bohlokoa ho saense, boenjiniere le theknoloji. Ho tloha ho hlalosang ho hlaka ha mehala ho isa ho ho thusa ho lemoha lihlopha tsa linaleli tse hole, SNR e tšehetsa boleng ba methati le mekhoa ea puisano. Ho tseba SNR ha se feela taba ea ho tšoara liforomo ka hlooho - e mabapi le ho utloisisa menahano, meeli, le likhohlano tsa 'nete tsa lefatše. Ho latela pono ena, baenjiniere le bafuputsi ba ka etsa litekanyo tse tšepahalang haholoanyane le litsamaiso tsa meralo tse ntšang kutloisiso e utloahalang esita le maemong a lerata.
U batla ho ithuta haholoanyane? Sheba lingoloa tse amanang:
Tucsen Photonics Co., Ltd. Litokelo tsohle li sirelelitsoe. Ha u qotsa, ka kopo ela hloko mohloli:www.tucsen.com
