Hva er signal-til-støy-forhold?Hvordan påvirker det innebygd syn?

Jeg vet ikke om du noen gang har forstått konseptet signal-til-støy-forhold (SNR)? De som har vært utsatt forinnebygde synssystemerbør vite at disse systemene er avhengige av avanserte kameraer og sensorer for å fange opp og behandle bilde- og videodata og gi sanntidsinnsikt og svar, noe som gjør dem populære i bransjer som helsevesen og sikkerhet. Signal-til-støy-forholdet er en nøkkelfaktor som kan påvirke den visuelle nøyaktigheten, påliteligheten og ytelsen til disse systemene.

Kanskje du fortsatt er forvirret over signal-til-støy-forholdet. Selv om du har hørt om det, forstår du ikke hva det betyr, hvordan det beregnes og hvorfor det er viktig. Så i denne artikkelen vil vi få vite mer om dens betydning i innebygd syn (f.eks. smarte overvåkingskameraer, automatisk overføringsfotografering, etc.).

Hva er signal-til-støy-forhold?

Hva er SN-forhold? Signal-til-støy-forhold, eller SNR for kort, er et kvantitativt mål på styrken til et ønsket signal i forhold til bakgrunnsstøyen (uønsket signal).snr er viktig for å sammenligne nyttige signaler med forstyrrende signaler i et system, skille mellom ulike utgangssignaler og realisere effektiv utgang.

Signal-til-støy-forholdet uttrykkes vanligvis i desibel (dB). Jo høyere verdi av signal / støyforhold, jo bedre utgang. I innebygd syn er signalet dataene som fanges opp av enheten, som kan inneholde informasjon som systemet trenger å behandle. Støy kan være en hvilken som helst ekstern faktor som elektromagnetisk interferens, vibrasjoner, etc. Jo mindre effekten av støy på signalet, jo høyere SNR, jo mer nyttig informasjon er det i signalet, og forbedrer dermed kvaliteten og påliteligheten til dataene. For eksempel er 90dB bedre enn 50dB.

så hvordan beregne SNR?beregning av signal / støyforhold (SNR) kan brukes formelen og resultatet uttrykkes ved hjelp av desibel:

s/n-forholdsformel:  SNR = 20 * log10 (signalamplitude / støyamplitude)

Der signalamplitude er intensiteten til bilde- eller videodataene og støyamplitude er intensiteten til støyen som påvirker dataene.

Hvorfor er signal-til-støy-forhold viktig i innebygd syn?

Signal-til-støy-forhold er viktig fordi det direkte påvirker kvaliteten på bilde- og videodata og nøyaktigheten og påliteligheten til analyseresultatene. Når det gjelder innebygde synsapplikasjoner som kantbehandling, som hodetelling og objektgjenkjenning, er en høy SNR gunstig for å redusere støypartikler i bildet og gi klarere resultater. Og i algoritmer som maskinlæring og kunstig intelligens kan høy SNR effektivt forbedre nøyaktigheten av databehandling og redusere feil. I mellomtiden, forkameramoduler i svakt lys, kan det tydelig gjenspeile virkningen av støy på bildekvaliteten.

Støyens innvirkning på innebygde synsdata

Støy refererer bredt til uønskede signaler som vises i bilde- eller videodata, for eksempel forvrengning, kvantestøy, pikselering, etc., som kan føre til feil i dataene. Tilstedeværelsen av disse lydene reduserer visualiseringen av dataene og gjør det vanskeligere for systemet å trekke ut og behandle nyttig informasjon fra dem. Det øker også størrelses- og båndbreddekravene til dataene.Hva er støy i innebygd syn?

Virkningen av signal-til-støy-forholdet på ytelsen til det innebygde synssystemet

Støynivå:En lav SNR forsterker støynivået, noe som gjør det vanskeligere for systemet å trekke ut nyttig informasjon fra informasjonen.
Dynamisk rekkevidde:Nivået på SNR påvirker direkte systemets dynamiske område, som er forholdet mellom den lyseste og den mørkeste delen. En lav SNR vil gjøre det vanskeligere for systemet å skille mellom ulike lysstyrker og kontraster.
Oppløsning og skarphet: Lav SNR vil få objektgjenkjenning til å sette seg fast, som, mens høy SNR bidrar til å forbedre oppløsningen og skarpheten til bildet, noe som gjør detaljene mer åpenbare og hjelper kantdeteksjonsalgoritmer.

Hva er forholdet mellom SNR og kameraegenskaper?

SNR påvirker ikke visualisering alene, det er nært knyttet til mange egenskaper ved kameraet. Å forstå hvordan disse egenskapene påvirker SNR kan føre til bedre visuelle resultater.

Dynamisk rekkevidde:Et godt dynamisk område kan fange opp flere fargetoner, noe som er bra for å få bedre SNR ved forskjellige lysstyrkenivåer, og bedre skille detaljer i lyse og mørke områder.

ISO-følsomhet:Høy ISO forsterker signalet mens det forsterker støyen, senker SNR. lav ISO gir bedre lyd-til-støy-forhold, men krever bedre lys for eksponering.

Lukkertid:raskere lukkerhastigheter reduserer bevegelsesuskarphet, men krever større blenderåpning eller ISO, noe som påvirker SNR. Langsommere lukkerhastigheter i svakt lys resulterer i lavere SNR på grunn av økt eksponering.

Sensor størrelse:Jo større sensoren er, jo større er pikslene, jo flere fotoner samles inn og mer lys kan fanges opp for et bedre signal-til-støy-forhold. Tvert imot kan små piksler generere støy og påvirke SNR.

Algoritmer for bildebehandling:Avanserte bildebehandlingsalgoritmer kan redusere uønsket støy og forbedre SNR samtidig som bildedetaljene opprettholdes.

Blenderåpning størrelse:Jo større blenderåpning, jo mer lys er det, noe som bidrar til å forbedre snr-forholdet. Jo mindre blenderåpning, jo lengre eksponeringstid kreves, noe som gir mer støy.

Hvorfor påvirker eksponeringstid SNR?

Eksponeringstid er også en nøkkelfaktor i SNR, og bestemmer hvor lenge sensoren mottar lys. Lengre eksponeringstider kan øke antallet fotoner som fanges, teoretisk øke signalstyrken og forbedre signal-til-støy-forholdet. Dette kan også føre til dannelse av mer fotonisk og elektronisk støy, spesielt ved høye temperaturer eller under lange eksponeringer, noe som kan forringe bildekvaliteten.

Fra ovenstående kan vi konkludere med at signalet (e) er proporsjonalt med antall fotoner samlet inn i løpet av eksponeringstiden, sistnevnte beregnes som produktet av lysintensiteten (I) og eksponeringstiden (t):

Når man vurderer innfallende fotonintensitet, vises også fotonspredningsstøy (fotonspredningsstøy er en type støy som ligger i ethvert system som teller lys i diskrete enheter (dvs. fotoner)) Signal-til-støy-forholdet på grunn av fotonspredningsstøy (SNR_Shot) er gitt ved følgende ligning:

Når eksponeringstiden er lengre, øker også antall innsamlede fotoner (N), og det samme gjør signalet (S). Kvadratroten av signalet (√S) øker også. Dette betyr at når det gjelder spredt kornstøy, øker forholdet mellom lyd og støy med kvadratroten av eksponeringstiden.

Noen relevante forslag for å forbedre SNR i innebygd syn

Fra ovenstående kan jeg fortelle at å redusere støyen eller forbedre signalkvaliteten kan være effektivt for å forbedre SNR. For dette kan vi komme med følgende relevante optimaliseringsforslag:

• for optimalisering av signalstyrke. Men unngå overoptimalisering for å forhindre forsterkning av støyen, noe som resulterer i ingen vesentlig forbedring av bildet.
• Optimaliser arkitekturen til kameraet når du kjøper eller tilpasser kameraet. Bruk av en god arkitektonisk design gir bedre bildeytelse.
• Bruk en sensor av høy kvalitet. Bildesensorer av høy kvalitet med lav avlesningsstøy kan redusere støy og forbedre SNR.
• Effektiv termisk design senker sensortemperaturen og reduserer andre former for støy som termisk støy.
• Optimaliserer kamerainnstillinger som eksponeringstid og lukkerhastighet for å redusere støy mens du tar de beste bildene.

For å oppsummere

Signal-til-støy-forhold er en viktig faktor som påvirker innebygde synssystemer, som direkte påvirker kvaliteten på bilde- og videodata og nøyaktigheten og påliteligheten til analyseresultatene. Vi håper at vi gjennom denne artikkelen bedre kan forstå betydningen av signal-til-støy-forholdet, faktorene som påvirker det, og hvordan vi kan forbedre det slik at vi kan optimalisere våre innebygde synsapplikasjoner og oppnå bedre resultater.

Hvis du trenger hjelp eller tilpasse et kamera med lav støy og integrere det i din innebygde synsapplikasjon, kan du gjerne gjøre detKontakt oss.