מהו יחס אות-לרעש? כיצד הוא משפיע על ראייה מובנית?

אני לא יודע אם אי פעם הבנת את המושג של יחס אות-לרעש (SNR)? אלו שחשפו את עצמם ל מערכות ראייה מובנות ought לדעת שמערכות אלה תלוות בקמירות מתקדמות וחיישנים כדי לתפוס ולעבד נתונים חזותיים ווידאויאו ולהספק תובנות והתייחסויות בזמן אמת, מה שגורם להן להיות פופולריות בתעשיות כמו בריאות ובטחון. יחס האות-לרעש הוא גורם מפתח שיכול להשפיע על הדיוק החזותי, над뢰ה וביצוע של מערכות אלה.

אולי אתה עדיין חוסר הבנה לגבי יחס אות-לרעש. אף שאתה שמעת עליו, אתה לא מבין מה זה אומר, איך הוא מחושב, ולמה הוא חשוב. אז, מאמר זה נועד להכיר יותר בהיבט הזה של ראייה מובנית (למשל, מצלמותเฝידה חכמות, צילום אוטומטי, וכו').

מהו יחס אות-לרעש?

מהו יחס אות/רעש? יחס אות לרעש, או SNR בקיצור, הוא מידה כמותית של עוצמת האות הרצוי בהשוואה לרעש רקע (אות לא רצוי). יחס אות/רעש חשוב להשוואת אותות שימושיים עם אותות הפרעה במערכת, להבחנה בין אותות יציאה שונים, ולממש יציאה יעילה.

יחס אות/רעש בדרך כלל מתואר בדציבל (dB). ככל שערך יחס האות לרעש גבוה יותר, כך היציאה טובה יותר. בעיבוד חזותי מובנה, האות הוא הנתונים שנאספו על ידי המכשיר, שעשויים להכיל מידע שהמערכת צריכה לעבד. רעש יכול להיות כל גורם חיצוני כמו섭וק אלקטרומגנטי, רעידות וכו'. ככל שהשפעת הרעש על האות קטנה יותר, כך יחס האות/רעש גבוה יותר, יש יותר מידע שימושי באות, מה שמשפר את איכות ו.borderWidthהיות הנתונים. למשל, 90dB זה טוב יותר מ-50dB.

אז איך מחשבים SNR? חישוב של יחס אות לרעש (SNR) יכול להיעשות באמצעות הנוסחה והתוצאה התוצאה מופיעה בשימוש בדציבל:

נוסחת יחס אות/שум: SNR = 20 * log10 (עוצמת אות / עוצמת שום)

כאשר עוצמת האות היא העוצמה של התמונה או נתוני הווידאו, ועוצמת הרעש היא העוצמה של הרעש השפיע על הנתונים.

למה יחס אות לרעש הוא חשוב בראייה מוטמעת?

יחס אות לרעש הוא חשוב כי הוא משפיע ישירות על איכות התמונות ונתוני הווידאו ועל הדיוק והיומניות של תוצאות האנליזה. כאשר מדובר בהזדמנויות של ראייה מוטמעת כמו עיבוד קצה, כגון ספירת אנשים והכרת עצמים, SNR גבוה מועיל בהורדת חלקיקי הרעש בתמונה ומספק תוצאות ברורות יותר. ובאלגוריתמים כמו למידת מכונה ו الذكاء המלאכותי, SNR גבוה יכול לשפר את דיוק עיבוד הנתונים ולהפחית שגיאות. גם עבור מודולים של מצלמות עם תאורה נמוכה , זה יכול להראות בבירור את השפעת הרעש על איכות התמונה.

השפעת הרעש על נתונים של ראייה מוטמעת

רעש מתייחס באופן כללי לסיגנלים לא רצויים שמופיעים בנתוני תמונה או וידאו, כמו התעקלות, רעש קוונטי, פיקסלציה וכו', שיכולים לגרום לטעויות בנתונים. הימצאותם של רעשים אלו מפחיתה את היכולת לראות את הנתונים וגורמת לקושי יותר למערכת להוציא ולעבד מידע שימושי מהם. זה גם מגדיל את דרישות הגודל והרוחב של נתוני הזרימה. מהו רעש בראייה מובנית?

השפעת יחס סיגנל-לרעש על ביצועי מערכת ראייה מובנית

רמת רעש: יחס נמוך של SNR מגדיל את רמת הרעש, מה שגורם לקושי רב יותר למערכת להוציא מידע שימושי מהמידע.
טווח דינמי: רמת ה-SNR משפיעה ישירות על טווח הדינמי של המערכת, שהוא היחס בין החלק בהיר ביותר לחלק החשוך ביותר. יחס SNR נמוך יקשה על המערכת להבדיל בין בריקויות וคอนטרסטים שונים.
דقة וחדות: SNR נמוך יגרום להזדקקות זיהוי עצמים, בעוד ש-SNR גבוה עוזר לשפר את הדقة והחדות של התמונה, מודגש את הפרטים יותר ועוזר לאלגוריתמי זיהוי קצוות.

מהי היחסים בין SNR ומאפייני המצלמה?

SNR לא משפיע רק על הוויזואליזציה, הוא קשור קשר הדוק לרבים מאפייני המצלמה. הבנה כיצד מאפיינים אלו משפיעים על SNR יכולה להוביל לתוצאות חזותיות טובות יותר.

טווח דינמי: טווח דינמי טוב יכול ללכוד מספר גדול יותר של טוני צבע, מה שטוב כדי להשיג SNR טוב יותר ברמות בהירות שונות, ולבדוק בצורה טובה יותר פרטים בשטחים בהירים וכושלים.

רגישות ISO: ISO גבוה מגדיל את האות גם יחד עם הרעש, מה שמעריך את SNR. ISO נמוך נותן יחס רעש-אות טוב יותר, אך דורש תאורה טובה יותר עבור חשיפה.

מהירות שטר: מהירותשutters מהירים יותר מפחיתים את התוהו של תנועה, אך דורשים פתח גדול יותר או ISO שמשפיע על SNR. Shutters איטיים יותר באור נמוך גורמים ל-SNR נמוך יותר עקבposure מוגבר.

גודל חיישן: כל cuanto שה censor גדול יותר, הפיקסלים גדולים יותר, יותר פוטונים נאספים ויותר אור יכול להיקלט עבור SNR טוב יותר. בניגוד לכך, פיקסלים קטנים יוצרים רעש ואולי ישפיעו על SNR.

אלגוריתמי עיבוד תמונה: אלגוריתמי עיבוד תמונה מתקדמים יכולים להפחית רעש לא רצוי לשפר את SNR תוך שמירה על פרטים בתמונה.

גודל פתח העדשה: ככל שהפתח גדול יותר, יש יותר אור, מה שמשפר את היחס SNR. ככל שהפתח קטן יותר, כך יידרש זמן exposition ארוך יותר, מה שמביא עםו יותר רעש.

מדוע זמן exposition משפיע על SNR?

זמן חשיפה הוא גם גורם מפתח ביחס אות-רעש (SNR), קובע כמה זמן חיישן מקבל אור. זמני חשיפה ארוכים יכולים להגדיל את מספר הפוטונים שנאספו, תיאורטית מגדילים את עוצמת האות ומשפרים את יחס האות-לרעש. זה יכול גם לגרום ליצירת רעש פוטוני ואלקטרוני נוסף, במיוחד בטמפרטורות גבוהות או במהלך חשיפות ארוכה, מה שיכולים להקטין את איכות התמונה.

מהנ"ל נוכל להסיק שהאות (s) הוא פרופורציונלי לכמות הפוטונים שנאספו במשך זמן החשיפה, האחרון מחושב כמכפלה של עוצמת האור (I) וזמן החשיפה (t):

כאשר onsideringтен אינטנסיביות הפוטונים הנוחלים, רעש התפזרות פוטונים (רעש התפזרות פוטונים הוא סוג של רעש שבא בכל מערכת שמניבה אור ביחידות דיסקרטיות (כלומר, פוטונים)) גם מופיע. יחס האות-לרעש因为 התפזרות פוטונים (SNR_Shot) נתון על ידי המשוואה הבאה:

כשזמן ההעתקה ארוך יותר, גם מספר הפוטונים שנאספו (N) גדל, וכן גם האות (S). השורש הריבועי של האות (√S) גם גדל. זה אומר ש​במקרה של רעש גרעין מפוזר, יחס האות לרעש גדל עם השורש הריבועי של זמן ההעתקה.

כמה הצעות רלוונטיות לשיפור SNR בראייה מובנית

מהנ"ל אני יכול לומר שלהקטין את הרעש או לשפר את איכות האות יכול להיות יעיל לשיפור SNR.为此 נוכל להציע את ההמלצות הרלוונטיות הבאות:

• לטיפוח עוצמת האות. אך יש להימנע מתיקון יתר כדי למנוע התגברות על הרעש, מה שיגרום ללא שיפור ממשי בתמונה.
• לתכנון ארכיטקטורה מיטבית של המצלמה בעת קנייתה או הגדרתה לפי בקשתך. שימוש בעיצוב ארכיטקטוני טוב מאפשר תוצאות צילום מיטביות יותר.
• להשתמש בחושן באיכות גבוהה. חושנים לדידים באיכות גבוהה עם רעש קריאה נמוך יכולים להפחית רעש לשפר את SNR.
• עיצובการออกแบบ תרמי יעיל מפחית את טמפרטורת החושב ומצמצם את צורות השגיאות האחרות כמו רעש תרמי.
• מיטיבת הגדרות מצלמה כגון זמן חשיפה ומהירות שטר such כדי להפחית רעש תוך תפיסת התמונות הטובות ביותר.

לסכם

היחס בין אות לרעש הוא גורם חשוב המשפיע על מערכות חזון מובנות, שמDIRECTLY משפיע על איכות נתוני התמונות והוידאו ועל הדיוק והיומניות של תוצאות האנליזה. אנו מקווים שאחרי קריאת המאמר הזה נוכל להבין טוב יותר את המשמעות של היחס בין אות לרעש, את הגורמים השפיעים עליו, ואיך לשפר אותו כך שנוכל למתוח את יישומי החזון המובנים שלנו ולהשיג תוצאות טובות יותר.

אם אתה זקוק לעזרה או לצריכה מצלמה עם רעש נמוך ולשלב אותה לתוך יישום החזון המובנה שלך, אנא לא תהסס צור קשר איתנו .