22/04/2022Le DSNU désigne la variation du signal de fond d'une image prise par une caméra lorsqu'aucune lumière (ou photon) n'atteint le capteur. Il indique la variation du décalage des pixels sur le capteur lors de la capture d'une image dans l'obscurité totale.
Le DSNU revêt une importance particulière en imagerie à faible luminosité, où la caméra produit une image sombre ou biaisée en l'absence de lumière. Dans ce cas, la valeur de décalage des pixels peut varier, et le DSNU devient crucial, surtout lorsqu'elle est comparable ou supérieure au bruit de lecture de la caméra (généralement de 1 à 3 × 10⁻⁵).
1. Pourquoi l'unité de soins infirmiers spécialisée en imagerie (DSNU) est importante
1) Imagerie en faible luminosité :
En l'absence de lumière, le capteur d'un appareil photo produit un signal non nul, généralement une valeur de décalage (par exemple, 100 niveaux de gris). Ce décalage est influencé par le bruit électronique de l'appareil, et peut varier d'un pixel à l'autre. Cette variation, appelée bruit de motif fixe, résulte de l'incohérence du signal d'obscurité du capteur entre les pixels.
2) Bruit à motif fixe :
L'indice DSNU quantifie la variation temporelle de ces valeurs de décalage. Il permet de mesurer la cohérence du signal d'obscurité du capteur entre les différents pixels.
2. DSNU et qualité d'image
1) Valeurs DSNU standard :
Pour la plupart des caméras d'imagerie à faible luminosité, les valeurs DSNU sont généralement inférieures à 0,5e- (électrons), ce qui signifie que dans des conditions de luminosité moyenne ou élevée, la contribution du DSNU au bruit est négligeable.
2) Impact sur la qualité de l'image :
Pour les images à forte densité de photons (par exemple, des centaines ou des milliers de photons par pixel), l'effet du DSNU est minime. En revanche, en faible luminosité, le DSNU reste significatif lorsqu'il est comparable ou supérieur au bruit de lecture de la caméra (généralement de 1 à 3 e-), ce qui peut altérer la qualité de l'image.
3. Limites de DSNU :
DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) est un outil utilisé pour quantifier le bruit à motif fixe, mais il ne capture pas tous les types de bruit à motif fixe, tels que le bruit structuré (Fixed Pattern Noise) et le bruit sombre dépendant du temps (Temporal Dark Noise).
1) Motifs structurés et bruit de colonne :
Le bruit à motif structuré, et plus particulièrement le bruit de colonne, est un type de bruit à motif fixe qui se produit lorsque certains pixels ou groupes de pixels présentent des différences systématiques dans leur signal d'obscurité (décalages), généralement alignées le long de colonnes ou de lignes spécifiques. Ce bruit apparaît sous forme de motif structuré plutôt que de fluctuations aléatoires.
2) Variations en fonction du temps :
Le bruit temporel désigne les variations du signal d'obscurité du capteur au fil du temps, dues à des facteurs tels que les fluctuations de température, l'instabilité électronique ou le vieillissement du capteur. Ces variations entraînent des fluctuations des valeurs de décalage des pixels d'une exposition à l'autre. Le DSNU mesure le bruit indépendant du temps, c'est-à-dire qu'il ne tient pas compte de ces variations des valeurs de décalage. Pour observer les variations temporelles, il est nécessaire d'acquérir une séquence d'images de biais (images prises sans lumière) au cours du temps afin de détecter ces fluctuations.
4. DSNU dans les applications pratiques
Le DSNU est négligeable en imagerie à haute luminosité, car le signal photonique est beaucoup plus fort que toute variation du signal d'obscurité.
Pour des applications telles que l'imagerie de molécules uniques, l'imagerie quantique et les observations astronomiques, les caméras doivent capturer des signaux lumineux extrêmement faibles. Ces signaux se situent généralement au niveau de 1 à 3 électrons (e⁻) ou même en dessous ; par conséquent, tout bruit supplémentaire (comme le DSNU) peut affecter la qualité de l'image finale et réduire le rapport signal/bruit (SNR). C'est pourquoi les caméras scientifiques modernes à haute sensibilité sont dotées de fonctions de correction du DSNU. Plus la valeur du DSNU est faible, plus la précision quantitative est élevée.
L'inspection industrielle moderne exige une précision toujours croissante, notamment dans l'industrie des semi-conducteurs, où les exigences quantitatives relatives aux signaux de défauts sont comparables à celles des applications d'imagerie scientifique en faible luminosité. La non-uniformité du signal d'obscurité (DSNU) est tout aussi importante dans ce contexte. L'article «Pourquoi la correction DSNU/PRNU est importante dans l'inspection des semi-conducteurs" fournit une explication très détaillée.
