2022.04.22.A DSNU a kamerakép háttérjelének változását jelenti, amikor nem esik fény (vagy fotonok) az érzékelőre. Azt jelzi, hogy mennyire változnak a pixeleltolások az érzékelőn, amikor teljes sötétségben készítünk képet.
A DSNU különösen fontossá válik gyenge fényviszonyok melletti képalkotás során, ahol a kamera sötét vagy torzított képet készít fény hiányában. Ilyen esetekben a pixelek eltolási értéke változhat, és a DSNU különösen akkor válik fontossá, ha összehasonlítható vagy nagyobb a kamera olvasási zajával (jellemzően 1-3e-).
1. Miért fontos a DSNU a képalkotásban
1) Gyenge fényviszonyok melletti képalkotás:
Fény hiányában a kamera érzékelője olyan jelet állít elő, amely nem nulla, hanem jellemzően egy eltolási érték (pl. 100 szürkeárnyalat). Ezt az eltolást a kamera elektronikus zaja befolyásolja, de az eltolási értékek pixelenként változhatnak. A pixel eltolási értékeinek ezt az eltérését fix mintázatú zajnak nevezik, amely az érzékelő sötétjelének pixelek közötti inkonzisztenciája miatt keletkezik.
2) Fix mintazaj:
A DSNU számszerűsíti ezen eltolási értékek időfüggetlen változását. Méri, hogy mennyire konzisztens az érzékelő sötét jele a különböző pixelek között.
2. DSNU és képminőség
1) Standard DSNU értékek:
A legtöbb gyenge fényviszonyok mellett használható képalkotó kamera esetében a DSNU-értékek általában 0,5e- (elektron) alatt vannak, ami azt jelenti, hogy közepes vagy erős fényviszonyok mellett a DSNU zajhoz való hozzájárulása elhanyagolható.
2) A képminőségre gyakorolt hatás:
Nagy fotonszámú képek esetén (pl. pixelenként több száz vagy több ezer foton) a DSNU minimális hatással bír. Gyenge fényviszonyok melletti alkalmazásoknál a DSNU akkor is jelentős marad, ha összehasonlítható vagy meghaladja a kamera olvasási zaját (jellemzően 1-3e-), ami befolyásolhatja a képminőséget.
3. A DSNU korlátai:
A DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) egy eszköz, amelyet a fix mintázatú zaj számszerűsítésére használnak, de nem rögzít minden típusú fix mintázatú zajt, például a strukturált zajt (Fixed Pattern Noise) és az időfüggő sötét zajt (Temporal Dark Noise).
1) Strukturált mintázatok és oszlopzaj:
A strukturált mintázati zaj, különösen az oszlopzaj, egyfajta fix mintázati zaj, amely akkor fordul elő, amikor bizonyos pixelek vagy pixelcsoportok szisztematikus eltéréseket mutatnak sötét jelükben (eltolásokban), jellemzően meghatározott oszlopok vagy sorok mentén elrendezve. Ez a zaj strukturált mintázatban jelenik meg, nem pedig véletlenszerű ingadozások formájában.
2) Időfüggő változások:
Az időfüggő zaj az érzékelő sötétjelének időbeli változásaira utal, amelyeket olyan tényezők okoznak, mint a hőmérséklet-ingadozások, az elektronikus instabilitás vagy az érzékelő öregedése. Ezek a változások okozzák a pixelek eltolási értékeinek ingadozását az egyik expozícióról a másikra. A DSNU időfüggetlen zajt mér, ami azt jelenti, hogy nem veszi figyelembe az eltolási értékek időbeli változásait. Az időfüggő változások megfigyeléséhez idővel rögzített torzítási képek (fény nélkül készített képek) sorozatára van szükség ezen ingadozások észleléséhez.
4. A DSNU gyakorlati alkalmazásai
A DSNU elhanyagolható a nagy fényerejű képalkotásban, mivel a fotonjel sokkal erősebb, mint bármely sötétjel-variáció.
Az olyan alkalmazásokhoz, mint az egymolekulás képalkotás, a kvantumképalkotás és a csillagászati megfigyelések, a kameráknak rendkívül gyenge fényjeleket kell rögzíteniük. Ezek a jelek jellemzően 1-3 elektron (e-) szinten vagy még alacsonyabb szinten vannak, így bármilyen további zaj (például a DSNU) befolyásolhatja a végső kép minőségét és csökkentheti a jel-zaj arányt (SNR). Ezért a modern nagy érzékenységű tudományos kamerák DSNU-korrekciós képességekkel rendelkeznek. Minél alacsonyabb a DSNU-érték, annál nagyobb a mennyiségi pontosság.
A modern ipari ellenőrzés egyre nagyobb pontosságot követel meg, különösen a félvezetőiparban, ahol a hibajelekre vonatkozó mennyiségi követelmények összehasonlíthatók a tudományos gyenge fényviszonyok melletti képalkotási alkalmazások követelményeivel. A DSNU (sötétjel-egyenetlenség) ebben az összefüggésben ugyanolyan fontos. A cikk "Miért fontos a DSNU/PRNU korrekció a félvezető-vizsgálat során"nagyon részletes magyarázatot ad.
