25/08/19Ha ho tluoa tabeng ea ho nka litšoantšo tse nepahetseng le tse tšepahalang liphuputsong tsa mahlale, boleng ba data ea hau bo itšetlehile feela ka qeto kapa boholo ba sensor. E 'ngoe ea metrics ea bohlokoa ka ho fetisisa-empa ka linako tse ling e hlokomolohuoa ke Signal-to-Noise Ratio (SNR). Lits'ebetsong tsa litšoantšo, SNR e etsa qeto ea hore na u ka khetholla ka ho hlaka hakae lets'oao la 'nete (lintlha tse bohlokoa) le lerata le sa batleheng.
Lits'ebetsong tsa mahlale tsa ho nka litšoantšo tse kang microscopy, astronomy, le spectroscopy, SNR e futsanehileng e ka bolela phapang lipakeng tsa ho bona sepheo se fokolang le ho se fosa ka botlalo. Sengoliloeng sena se hlahloba hore na SNR e hlalosoa joang, hobaneng e le bohlokoa, e ama phapang joang, le mokhoa oa ho khetha le ho ntlafatsa kh'amera ea mahlale ho ipapisitse le metric ena ea bohlokoa.
Karolelano ea Signal-to-Noise ke Eng 'me e hlalosoa Joang?
The Signal to Noise Ratio (SNR) ke tekanyo ea bohlokoahali ea boleng ba setšoantšo sa rona, e bohlokoa ka ho fapana ha litšoantšo, 'me hangata ke eona ntlha e molemohali ea ho tseba hore na kh'amera e hlokolosi ka ho lekana bakeng sa ts'ebeliso ea hau.
Boiteko ba ho ntlafatsa kutloisiso ea khamera bo itšetlehile ka bobeli ba ho ntlafatsa lets'oao le bokelletsoeng:
● Ka ho ntlafatsa bokhoni ba quantum kapa keketseho ea boholo ba pixel
● Ho fokotsa mehloli ea lerata e itšetlehileng ka khamera
Mehloli ea lerata e kopana, empa ho latela maemo ao motho a ka a laolang, 'me a lokela ho tsepamisa maikutlo ho ona ha a leka ho ntlafatsa SNR - ebang ke ka ho ntlafatsa litlhophiso kapa ho seta, kapa ho ntlafatsa mehloling e betere ea leseli, optics le lik'hamera.
Ke mantsoe a khutsufalitsoeng a tloaelehileng ho hlalosa litšoantšo ho latela tekanyo e le 'ngoe ea lerata ho isa ho lerata, mohlala, ho bolela hore setšoantšo se na le SNR ea '15'. Leha ho le joalo, joalo ka ha ho bonahala ho tsoa lebitsong, karo-karolelano ea lerata-ho-lerata e ipapisitse le lets'oao, le tla fapana bakeng sa pixel ka 'ngoe. Sena ke sona se re fang setšoantšo sa rona.
SNR ea setšoantšo hangata e bua ka SNR ea lets'oao le phahameng la thahasello ka har'a setšoantšo. Mohlala, SNR ho tsoa setšoantšong sa lisele tsa fluorescent tse bokaholimong bo lefifi e ka sebelisa lets'oao le phahameng ho tsoa ho lipikselse tsa sebopeho se khahlang ka har'a sele.
Ha se moemeli ho nka, mohlala, boleng bo bolelang bakeng sa SNR ea setšoantšo sohle. Mehlaleng e kang fluorescence microscopy moo bokamorao bo lefifi bo nang le zero e bonoang lifoto bo ka atileng, lipikselse tsena tsa lets'oao la zero li na le SNR ea zero. Ka hona, karolelano efe kapa efe ho pholletsa le setšoantšo e tla itšetleha ka hore na ho na le lipikselse tse kae tsa bokamorao.
Hobaneng ha SNR e le Bohlokoa bakeng sa Likh'amera tsa Mahlale
Litšoantšong tsa mahlale, SNR e ama ka kotloloho hore na o ka tseba lintlha tse fokolang hakae, ho lekanya lintlha tsa bongata, le ho hlahisa liphetho.
●Tlhaloso ea setšoantšo- SNR e phahameng e fokotsa lijo-thollo mme e etsa hore meaho e metle e bonahale.
●Ho Nepaha ha Lintlha- E fokotsa liphoso tsa tekanyo litekong tse thehiloeng ho matla.
●Ts'ebetso e tlase ea Leseli- E bohlokoa bakeng sa microscopy ea fluorescence, astrophotography e tebileng ea leholimo, le spectroscopy, moo lipalo tsa photon li leng tlase ka tlhaho.
Hore na o sebelisa aKhamera ea sCMOSbakeng sa ho nka litšoantšo ka lebelo le phahameng kapa CCD e pholileng bakeng sa lits'ebetso tsa nako e telele, ho utloisisa SNR ho u thusa ho leka-lekanya khoebo ea khoebo.
Kamoo SNR e Amang Phapang ea Litšoantšo
Phapang ke phapang e lekanyelitsoeng ea matla pakeng tsa libaka tse khanyang le libaka tse lefifi tsa setšoantšo. Bakeng sa lits'ebetso tse ngata, phapang e ntle ea setšoantšo ka har'a libaka tse khahlang ke sepheo sa ho qetela.
Ho na le lintlha tse ngata ka har'a taba ea ho nka litšoantšo, tsamaiso ea optical le maemo a ho nka litšoantšo tseo e leng tsona lintlha tse ka sehloohong tse khethollang phapang ea setšoantšo, joalo ka boleng ba lense le boholo ba leseli la bokamorao.
●SNR e phahameng→ Karohano e ikhethang lipakeng tsa libaka tse khanyang le tse lefifi; matheba a bonahala a hloekile; lintlha tse poteletseng li ntse li bonahala.
●SNR e tlase→ Libaka tse lefifi li ea khanya le ho feta ka lebaka la lerata, libaka tse khanyang lia fifala, 'me phapang ea litšoantšo e kokobela.
Mohlala, ho microscopy ea fluorescence, SNR e tlase e ka etsa hore sampole e fokolang ea fluorescent e kopane ka morao, e leng se etsang hore tlhahlobo ea bongata e se tšepahale. Lithutong tsa linaleli, linaleli tse fokolang kapa lihlopha tsa linaleli li ka nyamela ka ho feletseng boitsebisong bo lerata.
Leha ho le joalo, ho boetse ho na le lintlha ka har'a khamera ka boeona - ntlha ea mantlha ke Letšoao la Lerata la Lerata. Ho feta moo, 'me haholo-holo ka khanya e tlase, sekhahla sa matla a setšoantšo, tsela eo setšoantšo se hlahisoang ka eona ho monitor, se bapala karolo e kholo ho bonts'a phapang ea setšoantšo. Ka lerata le phahameng libakeng tse lefifi tsa setšoantšo, li-algorithms tsa "auto image scaling" li ka beha moeli oa tsona o tlase haholo ka lipikselse tse lerata tsa boleng bo tlaase, ha moeli o phahameng o eketsoa ke lerata la lipikselse tse phahameng. Sena ke sesosa sa tšobotsi ea 'hlatsoitsoe' ponahalo ea bohlooho ea litšoantšo tse tlase tsa SNR. Phapang e betere e ka fumanoa ka ho beha moeli o tlase ho offset ea khamera.
Lintlha tse Amang SNR ho Likhamera tsa Saense
Mekhoa e mengata ea moralo le ts'ebetso e susumetsa SNR ea sistimi ea khamera:
Theknoloji ea Sensor
● sCMOS - E kopanya lerata le tlase la ho bala le litekanyetso tse phahameng tsa foreimi, tse loketseng litšoantšo tse matla.
● CCD - Histori e fana ka lerata le tlase ka nako e telele, empa butle ho feta meralo ea sejoale-joale ea CMOS.
● EMCCD - E sebelisa amplification ea on-chip ho matlafatsa mats'oao a fokolang, empa e ka hlahisa lerata le atisang ho feta.
Boholo ba Pixel le Fill Factor
Lipikselse tse kholo li bokella li-photon tse ngata, li eketsa lets'oao mme ka hona SNR.
Katleho ea Quantum (QE)
QE e phahameng e bolela hore li-photon tse ngata tse kenang li fetoloa ho li-electrone, ho ntlafatsa SNR.
Nako ya kgahlamelo
Ho pepeseha ha nako e telele ho bokella li-photon tse ngata, ho eketsa lets'oao, empa hape ho ka eketsa lerata le lefifi la hona joale.
Mekhoa ea ho Pholisa
Ho pholisa ho fokotsa nako e lefifi, ho ntlafatsa haholo SNR bakeng sa ho pepeseha ha nako e telele.
Optics le Leseli
Lilense tsa boleng bo holimo le khanya e tsitsitseng li eketsa ho ts'oaroa ha lets'oao le ho fokotsa ho fetoha.
Mehlala ea Maemo a Fapaneng a Peak SNR
Ha ho nahanoa, PSNR hangata e bua ka boholo ba theory bo amanang le ho tlala ha pixel. Ho sa tsotellehe ho se tšoane ha litaba tsa ho nka litšoantšo, maemo a ho nka litšoantšo le theknoloji ea lik’hamera, bakeng sa lik’hamera tse tloaelehileng tsa saense, litšoantšo tse nang le karo-karolelano e tšoanang ea pontšo le lerata li ka tšoana. Tekanyo ea 'graininess', ho fapana ho tloha foreiming ho ea ho foreime, le ho isa tekanyong e itseng ho fapana, kaofela li ka tšoana ho pholletsa le maemo ana a fapaneng. Ka hona, hoa khoneha ho fumana kutloisiso ea litekanyetso tsa SNR le maemo a fapaneng le liphephetso tseo ba li bolelang ho tsoa litšoantšong tsa baemeli, tse kang tse bontšitsoeng tafoleng.
HLOKOMELA: Maemo a phahameng a mats'oao a li-photoelectrons bakeng sa mola o mong le o mong a fanoa ka boputsoa. Litšoantšo tsohle tse bonts'itsoeng ka auto histogram scaling, ho iphapanyetsa (saturating)0.35% ea lipikselse tse khanyang ka ho fetisisa le tse lefifi ka ho fetisisa. Likholomo tse peli tsa setšoantšo: Sets'oants'o se thehiloeng ho lense sa sepheo sa tlhahlobo ea setšoantšo. Likholomo tse 'nè ka ho le letona: Ascaris e hapiloe ka fluorescence ka sepheo sa 10x microscope. Ho hlakisa liphapang tsa foreime-to-frame ho boleng ba pixel ho SNR e tlase, ho fanoe ka liforeimi tse tharo tse latellanang.
Setšoantšo se thehiloeng ho lense sa sepheo sa teko, hammoho le setšoantšo sa microscopy sa fluorescence li bontšoa ka bobeli, hammoho le pono e atomelitsoeng ea setšoantšo sa fluorescent se bontšang phapang ka har'a liforeimi tse 3 tse latellanang. Palo ea tlhōrō ea photo-electrone boemong bo bong le bo bong ba pontšo e boetse e fanoa.
Setšoantšo se latelang se bonts'a mefuta e felletseng ea litšoantšo tsena bakeng sa litšupiso.
Litšoantšo tse boholo bo felletseng tse sebelisetsoang tafole ea mehlala ea lerata-ho-lerata
Ka ho le letšehali: Sepheo sa tlhahlobo ea litšoantšo se nkuoeng ka lense.
Ho lokile: Mohlala oa karolo ea Ascaris nematode worm e shebiloeng ka microscopy ea fluorescence ho 10x magnification.
SNR ho Lisebelisoa
SNR e bohlokoa haholo mesebetsing e fapaneng:
● Microscopy - Ho lemoha fluorescence e fokolang lisampoleng tsa baeloji ho hloka SNR e phahameng ho qoba mekhabiso e fosahetseng.
● Bonohe ba linaleli - Ho tseba lihlopha tsa linaleli tse hole kapa li-exoplanet ho hloka nako e telele e nang le lerata le fokolang.
● Spectroscopy - High SNR e netefatsa litekanyo tse nepahetseng tsa tlhōrō ea matla a ho hlahloba lik'hemik'hale.
● Tlhahlobo ea Indasteri - Mehalang ea kopano e nang le khanya e tlaase, SNR e phahameng e thusa ho lemoha mefokolo ka botšepehi.
Ho khetha Khamera ea Mahlale e nang le SNR e nepahetseng
Ha u lekola kh'amera e ncha ea mahlale:
●Sheba lintlha tsa SNR- Bapisa boleng ba dB tlasa maemo a ts'oanang le ts'ebeliso ea hau.
●Leka-lekanya Methapo e Meng- Nahana ka katleho ea quantum, mefuta e matla le sekhahla sa foreimi.
●Kopanya Theknoloji ho Sebelisa Nyeoe- Bakeng sa lits'oants'o tse matla tsa lebelo le holimo, kh'amera ea sCMOS e kanna ea ba e loketseng; bakeng sa lithuto tse sa fetoheng tsa khanya e tlase haholo, CCD e pholileng kapa EMCCD e ka sebetsa betere.
●Khokahano bakeng sa Katleho ea Phallo ea Mosebetsi- Le ha e sa ame SNR ka kotloloho, likarolo tse joalo ka tlhahiso ea HDMI li ka thusa tlhahlobo ea litšoantšo tsa nako ea nnete, tsa u thusa ho netefatsa kapele hore litlhophiso tsa hau tsa ho fumana li fihlella SNR eo u e batlang.
Qetello
Signal-to-Noise Ratio (SNR) ke metric ea bohlokoa ea ts'ebetso e susumetsang ka kotloloho ho hlaka le ho ts'epahala ha litšoantšo tsa mahlale. Ho utloisisa hore na SNR e hlalosoa joang, lintlha tse e amang, le litlamorao tsa litekanyetso tse fapaneng tsa SNR ho lumella bafuputsi le basebelisi ba botekgeniki ho lekola litsamaiso tsa litšoantšo ka katleho. Ka ho sebelisa tsebo ena—ebang ke ho khetha e nchakhamera ea saensekapa ho ntlafatsa setaele se seng se ntse se le teng - o ka etsa bonnete ba hore mokhoa oa hau oa ho etsa litšoantšo o nka data ka boemo bo nepahetseng bo hlokahalang bakeng sa ts'ebeliso ea hau e khethehileng.
FAQs
Ke eng e nkoang e le "ntle" SNR bakeng sa lik'hamera tsa saense?
SNR e nepahetseng e ipapisitse le ts'ebeliso. Bakeng sa mosebetsi o boima haholo, oa bongata-joaloka fluorescence microscopy kapa astronomy - SNR e ka holimo ho 40 dB hangata e khothalletsoa, kaha e hlahisa litšoantšo tse nang le lerata le fokolang le ho boloka lintlha tse ntle. Bakeng sa tšebeliso e akaretsang ea laboratori kapa tlhahlobo ea indasteri, 35–40 dB e ka lekana. Ntho leha e le efe e ka tlase ho 30 dB e tla bonts'a lijo-thollo tse bonahalang 'me e ka senya ho nepahala, haholo-holo maemong a tlaase.
Ho sebetsa hantle ha quantum (QE) ho ama SNR joang?
Ho sebetsa hantle ha Quantum ho lekanya hore na sensor e fetola joang li-photon tse kenang hore e be lielektrone. QE e phahameng e bolela hore khanya e ngata e fumanehang e nkuoa e le lets'oao, e matlafatsang palo ho SNR equation. Sena se bohlokoa haholo maemong a bobebe bo tlase, moo foto e 'ngoe le e' ngoe e leng bohlokoa. Mohlala, kh'amera ea sCMOS e nang le QE ea 80% e tla fihlela SNR e phahameng tlasa maemo a ts'oanang ha e bapisoa le sensor e nang le 50% QE, hobane feela e nka lets'oao le ka sebelisoang haholoanyane.
Phapano ke efe lipakeng tsa SNR le Contrast-to-Noise Ratio (CNR)?
Le ha SNR e lekanya matla a lets'oao ka kakaretso a amanang le lerata, CNR e shebana le ponahalo ea karolo e itseng khahlano le semelo sa eona. Litšoantšong tsa saense, bobeli ke ba bohlokoa: SNR e u bolella hore na setšoantšo se "hloekile" joang ka kakaretso, ha CNR e etsa qeto ea hore na ntho e itseng e thahasellisang e hlahella ka ho lekaneng hore e ka fumanoa kapa ho metha.
U batla ho ithuta haholoanyane? Sheba lingoloa tse amanang:
Bokhoni ba Quantum ho Likhamera tsa Saense: Tataiso ea ba qalang
Tucsen Photonics Co., Ltd. Litokelo tsohle li sirelelitsoe. Ha u qotsa, ka kopo ela hloko mohloli:www.tucsen.com
