29.04.2022Нераўнамернасць фотаадказу (PRNU) адлюстроўвае аднастайнасць рэакцыі камеры на святло і асабліва важная ў прымяненнях пры моцным асвятленні. PRNU колькасна вызначае варыяцыі каэфіцыента ўзмацнення — суадносіны выяўленых фотаэлектронаў да адпаведнага значэння лічбавай шкалы шэрага (ADU) — па ўсіх пікселях у матрыцы камеры.
1. PRNU ў візуалізацыі
1) Асноўная канцэпцыя PRNU
Калі камера выяўляе святло, кожны піксель падчас экспазіцыі захоплівае пэўную колькасць фотаэлектронаў, якія затым пераўтвараюцца ў лічбавае значэнне шкалы шэрага (ADU) аналага-лічбавым пераўтваральнікам (АЛП). Гэта пераўтварэнне адпавядае суадносінам ADU на электрон, вядомым як каэфіцыент узмацнення пераўтварэння, і фіксаванаму значэнню зрушэння (звычайна каля 100 ADU). Гэтыя значэнні вызначаюцца АЦП і ўзмацняльнікам, які выкарыстоўваецца для пераўтварэння.
CMOS-камеры дасягаюць высокай хуткасці і нізкага ўзроўню шуму, працуючы паралельна, з адным або некалькімі АЦП на слупок і адным узмацняльнікам на піксель. Такая паралельная праца дазваляе хутка апрацоўваць дадзеныя, але можа прыводзіць да невялікіх адрозненняў у значэннях узмацнення і зрушэння паміж пікселямі.
2) PRNU і фіксаваны шаблонны шум
PRNU прадстаўляе любыя змены каэфіцыента ўзмацнення (суадносіны электронаў да ADU) ад аднаго пікселя да іншага. У той час як нераўнамернасць цёмнага сігналу (DSNU) прадстаўляе змены значэння зрушэння (што прыводзіць да фіксаванага шуму шаблону пры слабым асвятленні), PRNU ўлічвае змены самога каэфіцыента ўзмацнення. Гэтыя змены каэфіцыента ўзмацнення таксама могуць выклікаць фіксаваны шум шаблону, але звычайна ён больш прыкметны пры высокіх узроўнях асвятлення.
2. PRNU і якасць выявы
1) PRNU і візуалізацыя пры слабым асвятленні
Для візуалізацыі пры нізкім і сярэднім асвятленні (дзе сігнал фатонаў адносна слабы, звычайна ў дыяпазоне 1000e або менш), змяненне PRNU звычайна нязначнае ў параўнанні з іншымі крыніцамі шуму, такімі як шум чытання або шум цёмнага сігналу (DSNU). У гэтых сцэнарах змяненне PRNU мала ўплывае на агульную якасць выявы.
2) PRNU і візуалізацыя ў яркім святле
У выпадках візуалізацыі пры моцным асвятленні ўплыў PRNU на якасць выявы таксама мінімальны, асабліва калі інтэнсіўнасць святла настолькі высокая, што іншыя крыніцы шуму, такія як фатонны стрэл, дамінуюць у якасці выявы. Аднак у выпадках, калі патрабуецца высокая дакладнасць вымярэнняў (напрыклад, метады сярэдняга або сумавання кадраў), нізкі PRNU можа быць карысным для забеспячэння большай дакладнасці і памяншэння нязначных супярэчнасцей у рэакцыі на святло па ўсім датчыку.
3. Тыповыя значэнні PRNU
Тыповыя значэнні PRNU для большасці CMOS-датчыкаў звычайна меншыя за 1%. Пры візуалізацыі ва ўмовах нізкай і сярэдняй асветленасці змены PRNU звычайна занадта малыя, каб істотна паўплываць на выяву.
4. PRNU ў практычным ужыванні
PRNU з'яўляецца важным фактарам у прыкладаннях, дзе дакладнасць вымярэнняў мае вырашальнае значэнне, такіх як:
Навуковая візуалізацыя: Дзе невялікія ваганні ўзроўню асветленасці могуць паўплываць на вынікі.
Прамысловыя інспекцыі:Там, дзе патрабуюцца дакладныя вымярэнні, асабліва пры праверцы паўправаднікоў або кантролі якасці. Артыкул "Чаму карэкцыя DSNU/PRNU мае значэнне пры праверцы паўправаднікоў«тлумачыць значэнне PRNU ў практычных ужываннях».
У такіх выпадках забеспячэнне нізкага PRNU (менш за 1%) можа дапамагчы палепшыць колькасную дакладнасць і паменшыць шум фіксаванага шаблону, асабліва пры выкарыстанні такіх метадаў, як усредненне кадраў або сумаваныя экспазіцыі для паляпшэння якасці сігналу.
