सिग्नल-टू-नोइज रेशियो क्या है? यह एम्बेडेड विज़न पर कैसे प्रभाव डालता है?

मुझे नहीं पता कि क्या आपने कभी सिग्नल-टू-शोर रेशियो (SNR) की अवधारणा को समझा है? जो लोग इसके संपर्क में आए हैं एम्बेडेड विजन सिस्टम यह जानना चाहिए कि ये प्रणाली उन्नत कैमरों और सेंसरों पर निर्भर करती हैं ताकि छवि और वीडियो डेटा को कैप्चर और प्रोसेस किया जा सके और वास्तविक समय में अंतर्दृष्टि और प्रतिक्रियाएं प्रदान की जा सकें, जिससे वे स्वास्थ्य सेवा और सुरक्षा जैसे उद्योगों में लोकप्रिय हो सकें। सिग्नल-शोर अनुपात एक महत्वपूर्ण कारक है जो इन प्रणालियों की दृश्य सटीकता, विश्वसनीयता और प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है।

शायद आप अभी भी संकेत-शोर अनुपात के बारे में उलझन में हैं। यद्यपि आपने इसके बारे में सुना है, आप नहीं समझते कि इसका क्या अर्थ है, इसकी गणना कैसे की जाती है, और यह क्यों महत्वपूर्ण है। फिर इस लेख में, हम एम्बेडेड विजन (जैसे, स्मार्ट निगरानी कैमरे, स्वचालित कैरी-ओवर फोटोग्राफी, आदि) में इसके महत्व के बारे में अधिक जानेंगे।

सिग्नल-शोर अनुपात क्या है?

सीगनल-टू-नोइज रेशियो क्या है? सीगनल-टू-नोइज रेशियो, या छोटे नाम से SNR, एक माप है जो फ़ोनी इनपुट (वांछित संकेत) की ताकत को पृष्ठभूमि शोर (अवांछित संकेत) के सापेक्ष मापती है। SNR एक प्रणाली में उपयोगी संकेतों की तुलना अवांछित संकेतों से करने, विभिन्न आउटपुट संकेतों को अलग करने, और कुशल आउटपुट प्राप्त करने में महत्वपूर्ण है।

सीगनल-टू-नोइज रेशियो आमतौर पर डेसीबेल (dB) में व्यक्त किया जाता है। सीगनल-टू-नोइज रेशियो का मान जितना अधिक होता है, आउटपुट उतना बेहतर होता है। एम्बेडेड विज़न में, सीगनल उस डेटा को निरूपित करता है जो उपकरण द्वारा पकड़ा जाता है, जिसमें प्रणाली को प्रोसेस करने की आवश्यकता वाली जानकारी हो सकती है। शोर कोई बाहरी कारक हो सकता है, जैसे इलेक्ट्रोमैग्नेटिक अवरोध, कम्पन आदि। सीगनल पर शोर का प्रभाव कम होता है, SNR अधिक होता है, सीगनल में अधिक उपयोगी जानकारी होती है, जिससे डेटा की गुणवत्ता और विश्वसनीयता में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, 90dB 50dB से बेहतर है।

तो संकेत-त्रुटि अनुपात (SNR) कैसे गणना करें? संकेत-त्रुटि अनुपात (SNR) की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है और परिणाम डेसीबेल में व्यक्त किया जाता है:

s/n अनुपात सूत्र: SNR = 20 * log10 (सिग्नल अम्प्लीट्यूड / शोर अम्प्लीट्यूड)

जहाँ संकेत आयाम छवि या वीडियो डेटा की तीव्रता है और शोर आयाम डेटा पर प्रभाव डालने वाले शोर की तीव्रता है।

संकेत-त्रुटि अनुपात एम्बेडेड विज़न में क्यों महत्वपूर्ण है?

संकेत-त्रुटि अनुपात महत्वपूर्ण है क्योंकि यह छवि और वीडियो डेटा की गुणवत्ता और विश्लेषण परिणामों की सटीकता और विश्वसनीयता पर सीधा प्रभाव डालता है। जब एम्बेडेड विज़न एप्लिकेशन जैसे किनारे प्रोसेसिंग, जैसे मानव गिनती और ऑब्जेक्ट रेकॉग्निशन, के बारे में बात की जाती है, तो उच्च SNR छवि में शोर कणों को कम करने और स्पष्ट अधिक अच्छे परिणाम प्रदान करने में मदद करता है। और मशीन लर्निंग और कृत्रिम बुद्धिमत्ता जैसे एल्गोरिदम में, उच्च SNR डेटा प्रोसेसिंग की सटीकता में प्रभावकारी रूप से सुधार कर सकता है और त्रुटियों को कम कर सकता है। इसके अलावा, निम्न प्रकाश कैमरा मॉड्यूल , यह छवि गुणवत्ता पर शोर के प्रभाव को स्पष्ट रूप से प्रतिबिंबित कर सकता है।

शोर का एम्बेडेड विज़न डेटा पर प्रभाव

शोर चित्र या वीडियो डेटा में आने वाले अवांछित संकेतों को सामान्य रूप से संदर्भित करता है, जैसे विकृति, क्वांटम शोर, पिक्सलेशन आदि, जो डेटा में त्रुटियों का कारण बन सकते हैं। इन शोरों की उपस्थिति डेटा के दृश्य को कम कर देती है और प्रणाली को उपयोगी जानकारी को निकालने और प्रोसेस करने में अधिक कठिन बना देती है। यह डेटा के आकार और बैंडविड्थ की मांग को भी बढ़ाता है। एम्बेडेड विज़न में शोर क्या है?

सिग्नल-टू-नोइज़ रेशियो पर एम्बेडेड विज़न प्रणाली के प्रदर्शन पर प्रभाव

शोर स्तर: एक कम SNR शोर स्तर को बढ़ाता है, जिससे प्रणाली को जानकारी से उपयोगी जानकारी निकालना अधिक कठिन हो जाता है।
डायनामिक रेंज: SNR का स्तर प्रणाली की डायनामिक रेंज पर सीधा प्रभाव डालता है, जो सबसे चमकीले से सबसे अंधेरे हिस्से के बीच का अनुपात है। कम SNR प्रणाली को विभिन्न चमक और कन्ट्रास्ट के बीच अंतर करना मुश्किल बना देगा।
रिजॉल्यूशन और शार्पनेस: कम SNR ऑब्जेक्ट रेकग्निशन को बंद कर सकता है, जबकि उच्च SNR छवि की रिजॉल्यूशन और शार्पनेस में सुधार करता है, जिससे विवरण अधिक स्पष्ट होते हैं और किनारे कشف एल्गोरिदम की मदद होती है।

SNR और कैमरा विशेषताओं के बीच संबंध क्या है?

SNR केवल विज़ुअलाइज़ेशन पर प्रभाव डालता नहीं है, यह कैमरा की कई विशेषताओं से घनिष्ठ रूप से संबंधित है। यह समझना कि ये विशेषताएं SNR को कैसे प्रभावित करती हैं, बेहतर दृश्य परिणामों को लाने में मदद कर सकता है।

डायनामिक रेंज: एक अच्छा डायनामिक रेंज अधिक रंग के छायांक धारण कर सकता है, जो विभिन्न चमकीले स्तरों पर बेहतर SNR प्राप्त करने के लिए अच्छा है, और प्रकाश और अंधेरे क्षेत्रों में विवरणों को बेहतर तरीके से अलग करने में मदद करता है।

ISO संवेदनशीलता: उच्च ISO संकेत को बढ़ाता है, जबकि शोर को बढ़ाता है, SNR को घटा देता है। कम ISO शोर से बेहतर अनुपात देता है, लेकिन प्रकाश के लिए बेहतर आवश्यकता होती है।

शटर स्पीड: तेज़ शटर स्पीड मोशन ब्लर को कम करती है, लेकिन इसके लिए बड़ा ऐपर्चर या ISO चाहिए, जो SNR पर प्रभाव डालता है। कम प्रकाश में धीमी शटर स्पीड के कारण बढ़ी हुई एक्सपोज़र के कारण SNR कम होती है।

सेंसर आकार: सेंसर जितना बड़ा होता है, पिक्सल भी बड़े होते हैं, अधिक फोटॉन संग्रहित होते हैं और अधिक प्रकाश पकड़ा जाता है, जिससे बेहतर सिग्नल-टू-नोइज रेशियो (SNR) मिलता है। विपरीत रूप से, छोटे पिक्सल शोर का कारण बन सकते हैं और SNR पर प्रभाव डाल सकते हैं।

इमेज प्रोसेसिंग एल्गोरिदम: उन्नत इमेज प्रोसेसिंग एल्गोरिदम अवांछित शोर को कम कर सकते हैं और SNR को सुधारते हुए इमेज डिटेल को बनाए रखते हैं।

ऐपर्चर साइज़: ऐपर्चर जितना बड़ा होता है, उतना ही अधिक प्रकाश होता है, जिससे SNR रेशियो में सुधार होता है। ऐपर्चर छोटा होने पर अधिक एक्सपोज़र समय की आवश्यकता होती है, जिससे अधिक शोर आता है।

एक्सपोज़र समय क्यों SNR पर प्रभाव डालता है?

प्रतिरोध समय भी SNR में एक कुंजी फ़ैक्टर है, जो यह तय करता है कि सेंसर को प्रकाश कब तक प्राप्त होता है। लंबे प्रतिरोध समय प्राप्त किए गए फोटॉनों की संख्या में वृद्धि कर सकते हैं, सिद्धांततः सिग्नल की ताकत बढ़ाकर सिग्नल-टू-नोइज अनुपात में सुधार करते हैं। यह इलेक्ट्रॉनिक और फोटॉनिक शोर के बनने का कारण भी हो सकता है, विशेष रूप से उच्च तापमान पर या लंबे प्रतिरोध के दौरान, जो छवि की गुणवत्ता को कम कर सकता है।

उपरोक्त से हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि सिग्नल (s) प्रतिरोध समय के दौरान एकत्रित किए गए फोटॉनों की संख्या के अनुपाती है, बाद वाला प्रकाश की तीव्रता (I) और प्रतिरोध समय (t) के गुणनफल के रूप में गणना की जाती है:

जब हम आपत्ति फोटॉन तीव्रता पर विचार करते हैं, तो फोटॉन छिड़काव शोर (फोटॉन छिड़काव शोर ऐसे प्रणाली में एक प्रकार का शोर है जो प्रकाश की गणना विविध इकाइयों में करता है (अर्थात्, फोटॉन)) भी दिखाई देता है। फोटॉन छिड़काव शोर के कारण सिग्नल-टू-नोइज अनुपात (SNR_Shot) निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया जाता है:

जब एक्सपोजर समय अधिक होता है, तो एकत्रित किए गए फोटॉनों (N) की संख्या भी बढ़ती है, और सिग्नल (S) भी। सिग्नल का वर्गमूल (√S) भी बढ़ता है। यह इस बात का सuggेशन देता है कि परितिष्ठित ग्रेन शोर में, साउंड-टू-नोइज रेशियो एक्सपोजर समय के वर्गमूल के साथ बढ़ता है।

अंतर्निहित दृश्य में SNR को बढ़ाने के लिए कुछ प्रासंगिक सुझाव

उपरोक्त से मैं यह कह सकता हूं कि शोर को कम करना या सिग्नल की गुणवत्ता को बढ़ाना SNR को बढ़ाने में प्रभावी हो सकता है। इसके लिए हम निम्नलिखित प्रासंगिक ऑप्टिमाइज़ेशन सुझावों को विकसित कर सकते हैं:

• सिग्नल ताकत के लिए ऑप्टिमाइज़ेशन। लेकिन शोर को बढ़ाने से बचें ताकि छवि में कोई सार्थक सुधार न हो।
• कैमरा खरीदने या स्वयं डिज़ाइन करते समय कैमरा की संरचना को बेहतर बनाएं। एक अच्छे डिज़ाइन का उपयोग करने से बेहतर छवि की गुणवत्ता मिलती है।
• उच्च गुणवत्ता का सेंसर उपयोग करें। निम्न रीडआउट शोर वाले उच्च-गुणवत्ता के छवि सेंसर शोर को कम करते हैं और SNR को बढ़ाते हैं।
• कार्यक्षम ऊष्मीय डिजाइन सेंसर के तापमान को कम करता है और ऊष्मीय शोर जैसे अन्य शोर के प्रकारों को कम करता है।
• कैमरा सेटिंग्स को अधिकतम तरीके से बेहतर बनाता है, जैसे कि प्रतिबिंब समय और शटर स्पीड, ताकि शोर को कम करते हुए सबसे अच्छे चित्र प्राप्त किए जा सकें।

संक्षेप में

सिग्नल-टू-नोइज रेशियो एम्बेडेड विज़न प्रणालियों पर प्रभाव डालने वाले महत्वपूर्ण कारकों में से एक है, जो चित्र और वीडियो डेटा की गुणवत्ता और विश्लेषण परिणामों की सटीकता और विश्वसनीयता पर सीधा प्रभाव डालता है। हम आशा करते हैं कि इस लेख के माध्यम से हम सिग्नल-टू-नोइज रेशियो के अर्थ, इसको प्रभावित करने वाले कारकों और इसे सुधारने के तरीकों को बेहतर तरीके से समझ सकें ताकि हम अपने एम्बेडेड विज़न एप्लिकेशन को अधिकतम तरीके से बेहतर बना सकें और बेहतर परिणाम प्राप्त करें।

यदि आपको मदद की जरूरत है या आप एक कम शोर वाले कैमरे को अपने एम्बेडेड विज़न एप्लिकेशन में समायोजित करने के लिए उपलब्ध रखना चाहते हैं, तो कृपया स्वतंत्रता से हमें संपर्क करें .