22/04/2022DSNU se refiere a la variación en la señal de fondo de la imagen de una cámara cuando no hay luz (ni fotones) incidiendo en el sensor. Indica cuánto varían las compensaciones de píxeles en el sensor al capturar una imagen en completa oscuridad.
El DSNU cobra especial importancia en imágenes con poca luz, donde la cámara produce una imagen oscura o distorsionada en ausencia de luz. En estos casos, el valor de desplazamiento de los píxeles puede variar, y el DSNU cobra importancia, especialmente cuando es comparable o mayor que el ruido de lectura de la cámara (normalmente 1-3e-).
1. ¿Por qué es importante la DSNU en la imagenología?
1) Imágenes con poca luz:
En ausencia de luz, el sensor de una cámara produce una señal que no es cero, sino que suele tener un valor de compensación (p. ej., 100 niveles de gris). Esta compensación se ve afectada por el ruido electrónico de la cámara, pero puede haber variaciones en los valores de compensación de un píxel a otro. Esta variación en los valores de compensación de píxeles se conoce como ruido de patrón fijo y se produce debido a la inconsistencia en la señal oscura del sensor entre píxeles.
2) Ruido de patrón fijo:
DSNU cuantifica la variación temporal de estos valores de desplazamiento. Proporciona una medida de la consistencia de la señal oscura del sensor en diferentes píxeles.
2. DSNU y calidad de imagen
1) Valores DSNU estándar:
Para la mayoría de las cámaras de imágenes con poca luz, los valores DSNU suelen ser inferiores a 0,5 e- (electrones), lo que significa que, para condiciones de luz media o alta, la contribución de DSNU al ruido es insignificante.
2) Impacto en la calidad de la imagen:
En imágenes con un alto número de fotones (p. ej., cientos o miles de fotones por píxel), el DSNU tiene un efecto mínimo. En aplicaciones con poca luz, el DSNU sigue siendo significativo cuando es comparable o superior al ruido de lectura de la cámara (normalmente de 1 a 3 e), lo que puede afectar la calidad de la imagen.
3. Limitaciones del DSNU:
DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) es una herramienta utilizada para cuantificar el ruido de patrón fijo, pero no captura todos los tipos de ruido de patrón fijo, como el ruido estructurado (Fixed Pattern Noise) y el ruido oscuro dependiente del tiempo (Temporal Dark Noise).
1) Patrones estructurados y ruido de columna:
El ruido de patrón estructurado, en particular el ruido de columna, es un tipo de ruido de patrón fijo que se produce cuando ciertos píxeles o grupos de píxeles presentan diferencias sistemáticas en su señal oscura (desplazamientos), generalmente alineados a lo largo de columnas o filas específicas. Este ruido se presenta en un patrón estructurado, en lugar de fluctuaciones aleatorias.
2) Variaciones dependientes del tiempo:
El ruido dependiente del tiempo se refiere a las variaciones en la señal oscura del sensor a lo largo del tiempo, causadas por factores como fluctuaciones de temperatura, inestabilidad electrónica o envejecimiento del sensor. Estas variaciones provocan que los valores de desplazamiento de los píxeles fluctúen entre exposiciones. DSNU mide el ruido independiente del tiempo, lo que significa que no tiene en cuenta estos cambios en los valores de desplazamiento a lo largo del tiempo. Para observar las variaciones dependientes del tiempo, se requiere una secuencia de imágenes de polarización (imágenes tomadas sin luz) capturadas a lo largo del tiempo para detectar estas fluctuaciones.
4. DSNU en aplicaciones prácticas
La DSNU es insignificante en imágenes con mucha luz, ya que la señal del fotón es mucho más fuerte que cualquier variación de la señal oscura.
Para aplicaciones como la obtención de imágenes de moléculas individuales, la imagen cuántica y las observaciones astronómicas, se requieren cámaras para capturar señales de luz extremadamente débiles. Estas señales suelen estar en el nivel de 1 a 3 electrones (e) o incluso inferiores, por lo que cualquier ruido adicional (como el DSNU) puede afectar la calidad de la imagen final y reducir la relación señal-ruido (SNR). Por ello, las cámaras científicas modernas de alta sensibilidad cuentan con funciones de corrección DSNU. Cuanto menor sea el valor DSNU, mayor será la precisión cuantitativa.
La inspección industrial moderna exige una precisión cada vez mayor, especialmente en la industria de semiconductores, donde los requisitos cuantitativos para las señales de defectos son comparables a los de las aplicaciones científicas de imágenes con poca luz. La DSNU (no uniformidad de la señal oscura) es igualmente importante en este contexto. El artículo "Por qué es importante la corrección DSNU/PRNU en la inspección de semiconductores" proporciona una explicación muy detallada.
