信噪比（SNR）的定义是什么，如何计算信噪比

 

　　信噪比 (SNR) 定义为信号与像素内产生的噪声之间的关系。如果与相关噪声相比，采样信号较弱，则可能难以检测。

　　像素的信号是该像素中检测到的光电子总数。由于光电子数量越多，量子效率越高或像素越大，信号就越高。虽然它经常被误认为是图像背景灰度级别，但噪点实际上是与传感器上每个像素进行的每次测量相关的误差。噪声是基本的，也是不可避免的，因为它在一定程度上是由于系统内的自然光子波动。虽然这是不可避免的，但最好尽可能减少以消除信号干扰。

　　与噪声相比，拥有尽可能高的 SNR 可确保信号最大化，SNR 越高，图像效果越好。信噪比还决定了图像对比度，例如信噪比越低(与信号和噪声之间的差异越小)，就越难确定对比度差异。

　　不同的分析和成像技术需要不同的最小信噪比水平，大多数需要亚纳米分辨率的应用需要高信噪比水平，而使用大型明亮物体的应用通常需要低得多的信噪比。

　　通过控制周围环境，可以提高信噪比，以尽量减少任何噪音。这可以通过降低相机的温度来最大程度地减少暗噪声，或者通过改变读出电子设备来最大程度地减少读取噪声。在适当的情况下，使用锁相放大器也可以增强SNR。锁相放大器使用非常窄的带宽通过滤波器系统限制信号。这样可以检测到最大信号，同时消除大部分宽带噪声。

　　如何计算信噪比

　　信噪比的计算方法是将检测到的光子总数除以总噪声。这可以表示如下：

　　其中 S 是检测到的光子总数，σS是光子散粒噪声，σD是黑暗的噪音和σR是系统的读取噪声。光子散粒噪声是由自然光子波动决定的，是不可避免的。暗噪声与暗电荷有关，暗电荷是由热激发产生的任何不需要的信号。读取噪声是与传感器的读出电子设备和读出速度相关的任何噪声。

审核编辑 黄宇