سگنل شور تناسب کیا ہے؟ یہ ایمبیڈڈ ویژن پر کس طرح اثر انداز ہوتا ہے؟

میں نہیں جانتا کہ کیا آپ نے بھی سگنل-ٹู-نوائز ریشیو (SNR) کے تصور کो سمجھ لیا ہے؟ جو لوگوں نےمحاطی وژن سسٹمزپر مشتمل ہیں، ان کو یہ پتہ چلتا ہے کہ یہ سسٹمز پیشرفت یافتہ کیمراؤں اور سینسرز پر مبنی ہوتے ہیں جو تصاویر اور ویڈیو ڈیٹا کو حاصل کرتے ہیں اور ذخیرہ کرتے ہیں اور واقعی وقت میں بصیرت اور جواب دیتے ہیں، جس سے ان کی صحتی اور حفاظتی صنعتوں میں مقبولیت ہوتی ہے۔ سگنل-ٹو-نوائز ریشیو ایک اہم عامل ہے جو یہ سسٹمز کی بصری صحت، مطمنی اور عملیاتی قابلیتوں پر تاثر ورکھتا ہے۔

شاید آپ ہیں اب بھی سگنل-ٹو-نوائز ریشیو پر گھبراہٹ میں ہیں۔ چاہے آپ نے اس کے بارے میں سن لیا ہو، لیکن آپ کوپतہ ہے کہ یہ کیا ہے، اس کا حساب کیسے لگایا جاتا ہے، اور یہ کیوں اہم ہے۔ تو اس مضمون میں، ہم اس کی اہمیت کے بارے میں مزید جانتے ہیں (مثال کے طور پر، سمارٹ نگرانی کیمرے، خودکار فوٹوگرافی، اور غیرہ میں محاطی وژن میں).

سگنل-ٹو-نوائز ریشیو کیا ہے؟

سن ایچ نسبت کیا ہے؟ سگنل-ٹو-نوائز ریشن، یا معافیات، اس کے لئے سن آر، دسیرے الفاظ میں، ایک کمیتی پیمانہ ہے جو کسی خواہش مند سگنل کی طاقت کے بارے میں پس منظر کی شور (غیر خواہشمند سگنل) کے نسبت ہے۔ سن آر اسیستم میں مفید سگنلوں کی تقابلی میں مدد کرتا ہے، مختلف آؤٹ پٹ سگنلوں کو تشخیص دینے میں مدد کرتا ہے، اور موثر آؤٹ پٹ کو واقعی بنانے میں مدد کرتا ہے۔

سگنل-ٹو-نوائز ریشن عام طور پر دسیبل (dB) میں ظاہر کیا جاتا ہے۔ سگنل ٹو نوائز ریشن کی قیمت کا درجہ زیادہ ہوتا ہے تو آؤٹ پٹ بہتر ہوتا ہے۔ انبرڈ وژن میں، سگنل ڈیوائس کے ذریعے حاصل کردہ ڈیٹا ہے، جو نظام کے پروسس کرنے کی ضرورت کے مطابق معلومات کو شامل کر سکتا ہے۔ شور کسی بھی باہری عامل ہوسکتا ہے جیسے الیکٹرومیگنیٹک انٹرفیرونس، ٹکڑ، اور غیرہ۔ سگنل پر شور کے اثر کم ہونے سے سن آر بڑھتا ہے، سگنل میں مفید معلومات زیادہ ہوتی ہیں، اس طرح ڈیٹا کی کوالٹی اور مسلسلیت میں بہتری آتی ہے۔ مثلاً، 90dB، 50dB سے بہتر ہے۔

تو سنر کیسے حساب کرتے ہیں؟ سگنل تู نوائز ریشیو (SNR) کا حساب فارمولا کے ذریعے لگایا جا سکتا ہے اور نتیجہ دسیبلز میں ظاہر کیا جاتا ہے:

سیگنل تا نویز کے تناسب کا فارمولا: SNR = 20 * log10 (سیگنل امپلیچر / نویز امپلیچر)

جہاں سگنل ایمپلیچر صورة یا وڈیو ڈیٹا کی شدت ہے اور نوائز ایمپلیچر ڈیٹا پر تاثیر ورطانے والے نوائز کی شدت ہے۔

Embedded vision میں signal-to-noise ratio کیا اہم ہے؟

سگنل تُو نوائز ریشیو اہم ہے کیونکہ یہ صورة اور وڈیو ڈیٹا کی کوالٹی اور تجزیہ نتائج کی درستی اور مسلکیت پر مستقیم طور پر تاثرات ڈalta ہے۔ Embedded vision کے استعمالات جیسے edge processing، جیسے head counting اور object recognition میں، ایک high SNR نوائز پarticles کو کم کرنے اور واضح نتائج فراہم کرنے میں مفید ہوتا ہے۔ اور machine learning اور artificial intelligence جیسے الگورتھم میں، high SNR ڈیٹا پrocessing کی درستی میں کافی طور پر بہتری لاتا ہے اور غلطیوں کو کم کرتا ہے۔ اس کے علاوہ،low-light camera modules، یہ صورة کی کوالٹی پر نوائز کے تاثرات کو واضح طور پر اندازہ لگانے میں مدد کرتا ہے۔

نوائز کے تاثرات embedded vision ڈیٹا پر

شُرَّت عام طور پر وہ ناامید کرنے والی سگنل ہیں جو تصویر یا ویڈیو ڈیٹا میں ظاہر ہوتی ہیں، جیسے خرابی، کوانتم شُرَّت، پکسلیشن، اور دیگر، جو ڈیٹا میں غلطیوں کی وجہ بنا سکتی ہیں۔ ان شُرَّت کی موجودگی ڈیٹا کی تصور کو کم کرتی ہے اور نظام کے لئے مفید معلومات کو نکالنا اور پروسس کرنا مشکل بناتی ہے۔ یہ ڈیٹا کا سائز اور بینڈ وائیڈث کی ضرورت بھی بڑھاتی ہے۔ایمبدڈڈ وژن میں شُرَّت کیا ہے؟

سگنل تو نوآئز ریشن (SNR) کا اثر ایمبدڈڈ وژن نظام کی عمل داری پر

شُرَّت سطح:ایک کم SNR شُرَّت سطح کو زیادہ کرتا ہے، جس سے نظام کو معلومات سے مفید معلومات نکالنا مشکل ہो جاتا ہے۔
ڈائنامک رینج:SNR کی سطح مستقیم طور پر نظام کے ڈائنامک رینج پر اثر و رسوخ ڈالتی ہے، جو سب سے روشن تک سب سے ڈھلے حصے کے درمیان نسبت ہے۔ کم SNR نظام کو مختلف روشنیوں اور کنٹرast کے درمیان فرق لگانا مشکل بنادیتا ہے۔
ریزولوشن اور تیزی: کم SNR نشانہ شناخت کو متوقف کر دے گا جبکہ زیادہ SNR صورة کی ریزولوشن اور تیزی میں بہتری کرتا ہے، جس سے تفصیلات زیادہ واضح ہوتی ہیں اور کناروں کی تشخیص الگورتھم کو مدد ملتی ہے۔

SNR اور کیمرہ خصوصیات کے درمیان کیا تعلق ہے؟

SNR صرف ویژوالائزیشن پر تاثیر نہیں ڈالتا بلکہ یہ کیمرے کی بہت سی خصوصیات سے منسلک ہے۔ اس سمجھ کے ذریعہ کہ یہ خصوصیات SNR کو کس طرح متاثر کرتی ہیں، بہتر نتائج حاصل کیے جا سکتے ہیں۔

ڈائنامک رینج:ایک اچھا ڈائنامک رینج زیادہ رنگوں کے تنوعات کو پکڑ سکتا ہے، جو مختلف روشنی سطحیں پر بہتر SNR حاصل کرنے کے لئے مفید ہے، اور روشن اور اندر کے علاقوں میں تفصیلات کو بہتر طور پر فرق لگانا ممکن بناتا ہے۔

آئی ایس او حساسیت:زیادہ آئی ایس او سگنل کو بڑھاتا ہے لیکن نویز کو بھی بڑھاتا ہے، جس سے SNR کم ہوجاتا ہے۔ کم آئی ایس او نویز کے مقابلے میں بہتر نتیجہ دیتا ہے، لیکن اس کے لئے روشنی کی ضرورت ہوتی ہے۔

شٹر speed:تیز شٹر سپیڈ متحرک بلور کو کم کرتی ہے، لیکن اس کے لیے بڑا آپرچر یا ISO ضروری ہوتا ہے، جو SNR پر تاثر ورکتا ہے۔ کم روشنی میں کم شٹر سپیڈ کا استعمال کرنے سے زیادہ عرضہ ہونے کی وجہ سے SNR کم ہوجاتی ہے۔

سینسر کا سائز:سینسر کے گروہی ہونے سے پکسل بڑے ہوتے ہیں، زیادہ فوٹون کی جمعیت ہوتی ہے اور زیادہ روشنی کی حاصل کی جاتی ہے جو بہتر سignal-to-noise ratio کے لیے مدد کرتی ہے۔ بالکل ویسا ہی، چھوٹے پکسل نویز پیدا کرسکتے ہیں اور SNR کو متاثر کرسکتے ہیں۔

تصویر پروسیسинг الگورتھم:پیشرفہ تصویر پروسیسинг الگورتھم غیر مرغوب نویز کو کم کرتے ہیں اور SNR کو بہتر بناتے ہیں جبکہ تصویر کے تفصیلات کو برقرار رکھتے ہیں۔

آپرچر کا سائز:آپرچر کے بڑے ہونے سے زیادہ روشنی ملتی ہے، جو snr ratio کو بہتر بنانے میں مدد کرتی ہے۔ آپرچر کے چھوٹے ہونے سے عرضہ وقت کو طویل کرنے کی ضرورت پड़تی ہے، جو نویز کو بڑھاتا ہے۔

عرضہ وقت کیوں SNR کو متاثر کرتا ہے؟

پردازش وقت بھی سignal-to-noise ratio (SNR) میں ایک کلیدی عامل ہے، جو یہ تعین کرتا ہے کہ سنسور کو روشنی کتنے وقت تک ملتی ہے۔ لمبی پردازش دوران میں حاصل شدہ فوٹونز کی تعداد میں اضافہ ہوسکتا ہے، نظریاتی طور پر سگنل کی قوت کو بڑھانا اور signal-to-noise ratio کو بہتر بنانا۔ یہ بھی ممکن ہے کہ یہ زیادہ photonic اور electronic نوائز کا باعث بنتا ہے، خاص طور پر بلند درجے حرارت یا لمبی پردازش دوران کے دوران، جو تصویر کی کوالٹی کو خراب کرسکتا ہے۔

اوپر سے ہم نتیجہ نکال سکتے ہیں کہ سگنل (s) پردازش دوران میں حاصل شدہ فوٹونز کی تعداد کے ساتھ تناسب رکھتا ہے، جسے روشنی کی شدت (I) اور پردازش وقت (t) کے مصنوع کے طور پر حساب لگایا جاتا ہے:

جب ہم واقعی فوٹون شدت کو دیکھتے ہیں تو فوٹون سکیٹرинг نوائز (فوٹون سکیٹرینگ نوائز کسی بھی نظام میں موجود نوائز کا ایک قسم ہے جو روشنی کو گنتی کرتا ہے اس کے گنتی کی اکائیوں میں یعنی فوٹونز میں) بھی ظاہر ہوتی ہے۔ فوٹون سکیٹرینگ نوائز کی وجہ سے signal-to-noise ratio (SNR_Shot) مندرجہ ذیل معادلہ سے دیا جاتا ہے:

جب عرضہ وقت لمبی ہوتا ہے، تب جمع شدہ فوٹونز کی تعداد (N) بھی بڑھتی ہے، اور سگنل (S) بھی بڑھتا ہے۔ سگنل کا مربع جذر (√S) بھی بڑھتا ہے۔ یہ معنا رہتا ہے کہ پھیلنے والے دانے کی شور کی صورت میں، صوت سے شور کا نسبت عرضہ وقت کے مربع جذر کے ساتھ بڑھتا ہے۔

ایمبدڈڈ وژن میں SNR کو بہتر بنانے کے لئے کچھ متعلقہ تجویزیں

اوپر کی باتوں سے میں بتا سکتا ہوں کہ شور کو کم کرنے یا سگنل کی کوالٹی کو بہتر بنانے سے SNR کو بہتر بنانے میں مؤثر ہوسکتا ہے۔ اس کے لئے ہم مندرجہ ذیل متعلقہ اپٹیمائزیشن کی تجویزیں دے سکتے ہیں:

• سگنل کی طاقت کی اپٹیمائزیشن کے لئے۔ لیکن اسے زیادہ سے زیادہ اپٹیمائز نہ کریں تاکہ شور کو مضاعف نہ ہو، جس سے تصویر میں کوئی سبستینل ایمپروومنٹ نہ ہو۔
• کیمرہ خریدنے یا کسٹマイز کرتے وقت کیمرہ کی آرکیٹیکچر کو اپٹیمائز کریں۔ اچھے آرکیٹیکچرل ڈیزائن کا استعمال کرنا بہتر امیجنگ پرفارمنس کے لئے مدد کرتا ہے۔
• عالي کوالٹی کا سینسر استعمال کریں۔ عالي کوالٹی کے ایمیج سینسرز جو کم ریڈ آؤٹ نوائز کے ساتھ ہوں، شور کو کم کرتے ہیں اور SNR کو بہتر بناتے ہیں۔
• کارآمد گرما کا ڈیزائن سنسور کی درجہ حرارت کو کم کرتا ہے اور گرمائی شور اس طرح کی دیگر شور کو بھی کم کرتا ہے۔
• کیمرہ کی ترتیبات جیسے ایکسپوزر وقت اور شٹر سپیڈ کو مناسب بناتا ہے تاکہ تصاویر کو بہترین طور پر حاصل کرتے ہوئے شور کو کم کیا جا سکے۔

جوہر یہ ہے

سگنل-ٹو-نوائز ریشن انubarج وژن سسٹمز پر اثر ورقام کا ایک مہتم کن عامل ہے، جو صرف تصویر اور ویڈیو ڈیٹا کی کوالٹی کو بلکہ تجزیہ نتائج کی صحت اور مطمنانہ بھی مستقیم طور پر متاثر کرتا ہے۔ ہم اس مضمون کے ذریعے سگنل-ٹو-نوائز ریشن کے معنی، اس پر اثر ورقام والے عوامل اور اسے بہتر بنانے کے طریقوں کو بہتر طور پر سمجھ سکیں تاکہ ہمارے انubarj وژن ایپلیکیشن کو اپٹیمائز کرنے اور بہتر نتائج حاصل کرنے میں مدد ملے۔

اگر آپ کو مدد کی ضرورت ہے یا آپ کو سفارشی کیمرہ چاہیے جو آپ کے انubarj وژن ایپلیکیشن میں مل کر کام کرے، تو براہ کرم محفوظ رہیں۔ہم سے رابطہ کریں.