2022/04/22DSNU viittaa kamerakuvan taustasignaalin vaihteluun, kun anturiin ei osu valoa (tai fotoneja). Se osoittaa, kuinka paljon pikselien siirtymät vaihtelevat anturin eri osissa, kun kuvaa otetaan täysin pimeässä.
DSNU:sta tulee erityisen tärkeä hämäräkuvauksessa, jossa kamera tuottaa tumman tai vinoutuneen kuvan valon puuttuessa. Tällaisissa tapauksissa pikseleiden offset-arvo voi vaihdella, ja DSNU:sta tulee tärkeä, varsinkin kun se on verrattavissa kameran lukukohinaan tai suurempi (tyypillisesti 1-3e-).
1. Miksi DSNU on tärkeä kuvantamisessa
1) Hämäräkuvaus:
Valon puuttuessa kameran kenno tuottaa signaalin, joka ei ole nolla, vaan tyypillisesti siirtymäarvo (esim. 100 harmaasävyä). Tähän siirtymään vaikuttaa kameran elektroninen kohina, mutta siirtymäarvoissa voi olla vaihtelua pikselien välillä. Tätä pikselien siirtymäarvojen vaihtelua kutsutaan kiinteäkuvioiseksi kohinaksi, joka johtuu kennojen tummasignaalin epäjohdonmukaisuudesta eri pikseleiden välillä.
2) Kiinteän kuvion kohina:
DSNU kvantifioi näiden offset-arvojen ajasta riippumattoman vaihtelun. Se mittaa, kuinka yhdenmukaista anturin tumma signaali on eri pikseleiden välillä.
2. DSNU ja kuvanlaatu
1) DSNU-vakioarvot:
Useimmissa hämäräkuvauskameroissa DSNU-arvot ovat yleensä alle 0,5e- (elektroneja), mikä tarkoittaa, että keski- tai kirkkaan valon olosuhteissa DSNU:n vaikutus kohinaan on merkityksetön.
2) Vaikutus kuvanlaatuun:
Suuren fotonimäärän omaavissa kuvissa (esim. satoja tai tuhansia fotoneja pikseliä kohden) DSNU:lla on minimaalinen vaikutus. Hämärässä valaistuissa sovelluksissa DSNU pysyy merkittävänä, kun se on verrattavissa kameran lukukohinaan tai ylittää sen (tyypillisesti 1-3e-), mikä voi vaikuttaa kuvanlaatuun.
3. DSNU:n rajoitukset:
DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) on työkalu, jota käytetään kiinteäkuvioisen kohinan kvantifiointiin, mutta se ei tallenna kaikkia kiinteäkuvioisen kohinan tyyppejä, kuten strukturoitua kohinaa (Fixed Pattern Noise) ja ajasta riippuvaa tummaa kohinaa (Temporal Dark Noise).
1) Rakenteelliset kuviot ja sarakkeiden kohina:
Rakenteinen kuviokohina, erityisesti sarakekohina, on kiinteän kuvion kohinaa, jota esiintyy, kun tietyt pikselit tai pikseliryhmät osoittavat systemaattisia eroja tummassa signaalissaan (siirtymissä), tyypillisesti tiettyjen sarakkeiden tai rivien suuntaisesti järjestettyinä. Tämä kohina esiintyy strukturoituna kuviona satunnaisten vaihteluiden sijaan.
2) Ajasta riippuvat vaihtelut:
Aikariippuvainen kohina viittaa kennon tummasignaalin vaihteluihin ajan kuluessa, jotka johtuvat esimerkiksi lämpötilanvaihteluista, elektronisesta epävakaisuudesta tai kennon ikääntymisestä. Nämä vaihtelut aiheuttavat pikseleiden offset-arvojen vaihtelun valotuksesta toiseen. DSNU mittaa ajasta riippumatonta kohinaa, mikä tarkoittaa, että se ei ota huomioon näitä offset-arvojen muutoksia ajan kuluessa. Aikariippuvaisten vaihteluiden havaitsemiseksi tarvitaan sarja ajan kuluessa otettuja bias-kuvia (kuvia, jotka on otettu ilman valoa), jotta nämä vaihtelut voidaan havaita.
4. DSNU käytännön sovelluksissa
DSNU on merkityksetön kirkkaan valon kuvantamisessa, koska fotonisignaali on paljon voimakkaampi kuin mikään tumman signaalin vaihtelu.
Sovelluksissa, kuten yksittäisten molekyylien kuvantamisessa, kvanttikuvantamisessa ja tähtitieteellisissä havainnoissa, kameroiden on kaapattava erittäin heikkoja valosignaaleja. Nämä signaalit ovat tyypillisesti 1–3 elektronin (e-) tasolla tai jopa alemmalla, joten kaikki lisäkohina (kuten DSNU) voi vaikuttaa lopullisen kuvan laatuun ja heikentää signaali-kohinasuhdetta (SNR). Tästä syystä nykyaikaisissa herkissä tieteellisissä kameroissa on DSNU-korjausominaisuudet. Mitä pienempi DSNU-arvo on, sitä suurempi on kvantitatiivinen tarkkuus.
Nykyaikainen teollinen tarkastus vaatii jatkuvasti kasvavaa tarkkuutta, erityisesti puolijohdeteollisuudessa, jossa vikasignaalien määrälliset vaatimukset ovat verrattavissa tieteellisten hämäräkuvantamissovellusten vaatimuksiin. DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) on tässä yhteydessä yhtä tärkeä. Artikkeli "Miksi DSNU/PRNU-korjaus on tärkeä puolijohdetarkastuksessa"antaa erittäin yksityiskohtaisen selityksen.
