22/04/2022DSNU refererer til variationen i baggrundssignalet på et kamerabillede, når der ikke falder lys (eller fotoner) på sensoren. Det angiver, hvor meget pixelforskydningerne varierer på tværs af sensoren, når der optages et billede i fuldstændig mørke.
DSNU bliver særligt vigtig ved billeddannelse i svagt lys, hvor kameraet producerer et mørkt eller skævt billede i fravær af lys. I sådanne tilfælde kan pixelforskydningsværdien variere, og DSNU bliver vigtig, især når den er sammenlignelig med eller større end kameraets læsestøj (typisk 1-3e-).
1. Hvorfor DSNU er vigtig inden for billeddannelse
1) Billeddannelse i svagt lys:
I fravær af lys producerer et kameras sensor et signal, der ikke er nul, men typisk en offset-værdi (f.eks. 100 gråniveauer). Denne offset påvirkes af kameraets elektroniske støj, men der kan være variation i offset-værdierne fra en pixel til en anden. Denne variation i pixeloffset-værdier kaldes fast mønsterstøj, som opstår på grund af inkonsistens i sensorens mørke signal på tværs af pixels.
2) Fast mønsterstøj:
DSNU kvantificerer den tidsuafhængige variation i disse offset-værdier. Det giver et mål for, hvor ensartet sensorens mørke signal er på tværs af forskellige pixels.
2. DSNU og billedkvalitet
1) Standard DSNU-værdier:
For de fleste kameraer, der anvendes i svagt lys, er DSNU-værdierne normalt under 0,5e- (elektroner), hvilket betyder, at DSNU's bidrag til støj er ubetydeligt under forhold med mellemstort eller stærkt lys.
2) Indvirkning på billedkvalitet:
For billeder med et højt fotonantal (f.eks. hundredvis eller tusindvis af fotoner pr. pixel) har DSNU en minimal effekt. For applikationer med svagt lys forbliver DSNU signifikant, når den er sammenlignelig med eller overstiger kameraets læsestøj (typisk 1-3e-), hvilket kan påvirke billedkvaliteten.
3. Begrænsninger ved DSNU:
DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) er et værktøj, der bruges til at kvantificere støj med fast mønster, men det indfanger ikke alle typer støj med fast mønster, såsom struktureret støj (Fixed Pattern Noise) og tidsafhængig mørk støj (Temporal Dark Noise).
1) Strukturerede mønstre og kolonnestøj:
Struktureret mønsterstøj, især kolonnestøj, er en type støj med fast mønster, der opstår, når bestemte pixels eller grupper af pixels udviser systematiske forskelle i deres mørke signal (offsets), typisk justeret langs bestemte kolonner eller rækker. Denne støj optræder i et struktureret mønster snarere end tilfældige udsving.
2) Tidsafhængige variationer:
Tidsafhængig støj refererer til variationer i sensorens mørke signal over tid, forårsaget af faktorer som temperaturudsving, elektronisk ustabilitet eller sensorens ældning. Disse variationer får pixels' offsetværdier til at svinge fra en eksponering til en anden. DSNU måler tidsuafhængig støj, hvilket betyder, at den ikke tager højde for disse ændringer i offsetværdier over tid. For at observere tidsafhængige variationer kræves en sekvens af biasbilleder (billeder taget uden lys) taget over tid for at detektere disse udsving.
4. DSNU i praktiske anvendelser
DSNU er ubetydelig i billeddannelse i højt lys, da fotonsignalet er meget stærkere end nogen variation i mørkesignaler.
Til anvendelser som enkeltmolekylebilleddannelse, kvantebilleddannelse og astronomiske observationer kræves det, at kameraer kan opfange ekstremt svage lyssignaler. Disse signaler er typisk på 1-3 elektron (e-) niveau eller endnu lavere, så enhver yderligere støj (såsom DSNU) kan påvirke kvaliteten af det endelige billede og reducere signal-støj-forholdet (SNR). Derfor har moderne videnskabelige kameraer med høj følsomhed DSNU-korrektionsfunktioner. Jo lavere DSNU-værdien er, desto højere er den kvantitative nøjagtighed.
Moderne industriel inspektion kræver stadigt stigende præcision, især i halvlederindustrien, hvor de kvantitative krav til defektsignaler er sammenlignelige med dem i videnskabelige billeddannelsesapplikationer i svagt lys. DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) er lige så vigtig i denne sammenhæng. Artiklen "Hvorfor DSNU/PRNU-korrektion er vigtig ved halvlederinspektion" giver en meget detaljeret forklaring.
