対雑音比1つの信号 - あなたは真実3を理解していないイメージング

  前期のすべての正のフィードバックは、シリーズ「あなたは真実のイメージングを理解する必要がありますか」、小さなシリーズは、今日も新しい講義トピックに励まさ - ノイズ比。

  蛍光イメージングは​​、それの経験を持っている必要がありますが、慎重に良いサンプルを準備し、顕微鏡およびソフトウェアを調整し、カメラボタンをクリックするあなたは、その結果は次のイメージだったん。

図1

  この画像は、ビットイライラさせ表示するには?しかし、経験豊富なユーザーが問題を認識していたし、手動で露出時間を延長したり、イメージは、次の2つのかもしれ見たときに、励起光の強度を高めます。

 図2

 図3

 

  うわー、画質改善即時ああ!はい、あなたが見て、この3つの画像品質の感触は今日は、小扁はびびりおしゃべりを考える問題である - ノイズ比 - 画像の品質が裁判官への最も重要な基礎です。

  この質問の開始前に、次の二つの質問を考えてみてください。

  より大きなものと比較1.ノイズ図1お​​よび図3?

  2.それが何であるかを最終的に信号対雑音比?

 

 

 

 

 

 

質問の分割ラインに専門の答えは - 答えああ初めて目を考えてみて!

 

 

 

 

 

 

 

まあ、我々はわずかへの回答を公開します!私は自分の権利を見てみたいです。

正解:

【図3つのノイズ、小さな図。私のフォースは、多くの人々はそれが間違って得たことを教えてくれました!

2.ザSNRは、信号と雑音の比です。ああ、答えは何も間違っているが、ちょうど文字通りの解釈は、それは非常に抽象的です。明確なこの概念を置く、または式を持っています:

 

 

 

  これは新しい概念の多くを見えますが、理解することは難しいことではありません。私たちは一つ一つを説明下:

  最初の信号です。信号は、実際に我々の実験、GFPの蛍光緑色または赤色蛍光RFPです。蛍光強度の光子の数は、発現定量化されます。電気信号にデジタル撮像装置、必要な光信号は、例えば、光電子増倍管(PMT)で共焦点顕微鏡、またはカメラ(CCD、CMOSカメラ)広視野蛍光イメージングの使用を測定することができます。量子効率(量子効率、QE)は、カメラまたは光信号を電気信号に変換するPMT効率です。検出装置の最も重要な特性は、高い量子効率を持つことです。

 

 

   然后我们说噪声。噪声源实际上也有很多种,大家都知道相机自身是会产生噪声的,而对于和活细胞弱荧光成像相似的应用,相机的读出噪声(Readout Noise)是对图像质量影响很大的一个参数。除了读出噪声,相机实际上还有其它很多种噪声,例如暗噪声(Dark Noise),或是对CMOS相机成像质量影响较大的相关性噪声(Correlated Noise)。除某些特定成像应用外,一般暗噪声或是相关性噪声的贡献很小,在这篇文章中小编就不过多讨论。忽略掉其它的噪声源,上面的公式可以简化成为

 

  这里还有一个非常重要的噪声源,称为散粒噪声(Shot Noise),由于从相机硬件层面无法降低散粒噪声,所以很多时候这个最为重要的噪声反而并没有太多人提及。(注:硬件层面没办法,并不意味着软件层面没办法哦!)

 

   散粒噪声是光信号自身的噪声

 

  上面的公式就进一步变化为

 

 

 

 

   这个时候,我们分析信噪比随信号变化的曲线,会得到如下结果。其中实线表示无噪声的理想相机,虚线是实际的相机。可见,读出噪声越大,相机曲线与理想曲线偏离越远。

   从以上公式可以看出,在信号比较强的情况下,散粒噪声远远大于读出噪声,信噪比其实等于

 

  这时,决定信噪比的仅仅是信号强度和量子效率!本文开始时提到的,通过增加曝光时间或是加强激发光,能提高图像的原因就在这里了。不过,实际拍照时,由于各种原因,例如避免光漂白、光毒性,或是为了提高速度,活细胞成像的信号常常处在相对较低的水平,这时候我们就需要借助信噪比来判断图像质量好坏与否了。

 

   用上面这张图为范例,信噪比的计算方法如下,

 

 

 

  除了判断图像质量,对于很多需要做荧光定量测量的应用,例如简单的钙离子成像,FRET/FRAP,或是复杂如单分子定位的超高分辨率成像(STORM/PALM),这也是一个非常重要的概念。

 

  最后我们回到开始的问题,为什么图3的噪声会高过图1呢?原因很简单,图3本身信号强,散粒噪声占主导地位,噪声远大于图1。图3质量好,并不是噪声小,而是信噪比高。

 

 

以上,我们讨论了信噪比的一些基本概念。现在给大家再出两个问题,请判断以下说法是否正确:

  1. 成像的追求,就是要不断提高信噪比;没有最好,只有更好

  2. 图像的信噪比,有经验后视觉判断就可以了, 定量计算很难,也没有必要

期待大家踊跃留言回答,小编将会在下一篇文章中给出解答。

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転載: www.cnblogs.com/ybqjymy/p/12304153.html