信噪比 (SNR) 定義為信號(hào)與像素內(nèi)產(chǎn)生的噪聲之間的關(guān)系。如果與相關(guān)噪聲相比，采樣信號(hào)較弱，則可能難以檢測(cè)。

像素的信號(hào)是該像素中檢測(cè)到的光電子總數(shù)。由于光電子數(shù)量越多，量子效率越高或像素越大，信號(hào)就越高。雖然它經(jīng)常被誤認(rèn)為是圖像背景灰度級(jí)別，但噪點(diǎn)實(shí)際上是與傳感器上每個(gè)像素進(jìn)行的每次測(cè)量相關(guān)的誤差。噪聲是基本的，也是不可避免的，因?yàn)樗谝欢ǔ潭壬鲜怯捎谙到y(tǒng)內(nèi)的自然光子波動(dòng)。雖然這是不可避免的，但最好盡可能減少以消除信號(hào)干擾。

與噪聲相比，擁有盡可能高的 SNR 可確保信號(hào)最大化，SNR 越高，圖像效果越好。信噪比還決定了圖像對(duì)比度，例如信噪比越低(與信號(hào)和噪聲之間的差異越小)，就越難確定對(duì)比度差異。

不同的分析和成像技術(shù)需要不同的最小信噪比水平，大多數(shù)需要亞納米分辨率的應(yīng)用需要高信噪比水平，而使用大型明亮物體的應(yīng)用通常需要低得多的信噪比。

通過(guò)控制周?chē)h(huán)境，可以提高信噪比，以盡量減少任何噪音。這可以通過(guò)降低相機(jī)的溫度來(lái)最大程度地減少暗噪聲，或者通過(guò)改變讀出電子設(shè)備來(lái)最大程度地減少讀取噪聲。在適當(dāng)?shù)那闆r下，使用鎖相放大器也可以增強(qiáng)SNR。鎖相放大器使用非常窄的帶寬通過(guò)濾波器系統(tǒng)限制信號(hào)。這樣可以檢測(cè)到最大信號(hào)，同時(shí)消除大部分寬帶噪聲。

如何計(jì)算信噪比

信噪比的計(jì)算方法是將檢測(cè)到的光子總數(shù)除以總噪聲。這可以表示如下：

其中 S 是檢測(cè)到的光子總數(shù)，σS是光子散粒噪聲，σD是黑暗的噪音和σR是系統(tǒng)的讀取噪聲。光子散粒噪聲是由自然光子波動(dòng)決定的，是不可避免的。暗噪聲與暗電荷有關(guān)，暗電荷是由熱激發(fā)產(chǎn)生的任何不需要的信號(hào)。讀取噪聲是與傳感器的讀出電子設(shè)備和讀出速度相關(guān)的任何噪聲。

審核編輯 黃宇