2022.04.29.A fotoválasz nem egyenletessége (PRNU) a kamera fényre adott válaszának egyenletességét jelöli, és különösen fontos a nagy fényerejű alkalmazásokban. A PRNU számszerűsíti az erősítés – a detektált fotoelektronok és a megfelelő digitális szürkeárnyalat-érték (ADU) aránya – változásait a kameraérzékelő pixelei között.
1. PRNU képalkotásban
1) A PRNU alapkoncepciója
Amikor egy kamera fényt érzékel, minden pixel az expozíció során bizonyos számú fotoelektront rögzít, amelyeket ezután az analóg-digitális átalakító (ADC) digitális szürkeárnyalatos értékké (ADU) alakít át. Ez az átalakítás az ADU/elektron arányt, az úgynevezett konverziós erősítést és egy fix eltolási értéket (jellemzően 100 ADU körül) követ. Ezeket az értékeket az ADC és az átalakításhoz használt erősítő határozza meg.
A CMOS kamerák nagy sebességű és alacsony zajszintű teljesítményt érnek el párhuzamos működésüknek köszönhetően, oszloponként egy vagy több ADC-vel és pixelenként egy erősítővel. Ez a párhuzamos működés gyors adatfeldolgozást tesz lehetővé, de a pixelek között kis eltéréseket okozhat az erősítés és az eltolás értékei között.
2) PRNU és fix mintázatú zaj
A PRNU az erősítés (az elektronok és az ADU aránya) pixelenkénti változásait jelenti. Míg a sötétjel nem egyenletessége (DSNU) az eltolás értékének változásait jelenti (ami gyenge fényviszonyok mellett fix mintázatú zajt eredményez), a PRNU magának az erősítésnek a változásait veszi figyelembe. Ezek az erősítési változások szintén okozhatnak fix mintázatú zajt, de ez jellemzően erős fényviszonyok mellett jobban észrevehető.
2. PRNU és képminőség
1) PRNU és gyenge fényviszonyok melletti képalkotás
Gyenge és közepes fényviszonyok melletti képalkotás esetén (ahol a fotonjel viszonylag gyenge, jellemzően az 1000e vagy az alatti tartományban) a PRNU változása általában jelentéktelen más zajforrásokhoz, például az olvasási zajhoz vagy a sötétjel-zajhoz (DSNU) képest. Ezekben az esetekben a PRNU változása csekély hatással van az általános képminőségre.
2) PRNU és nagy fényerejű képalkotás
Nagy fényerejű képalkotási alkalmazásokban a PRNU hatása a képminőségre szintén minimális, különösen akkor, ha a fényintenzitás elég magas ahhoz, hogy más zajforrások, például a fotonlövési zaj domináljon a képminőségben. Azonban a nagy mérési pontosságot igénylő alkalmazásokban (pl. képátlagolási vagy képösszegzési technikák) az alacsony PRNU előnyös lehet a nagyobb pontosság biztosításához és a szenzoron belüli fényválasz finom inkonzisztenciáinak csökkentéséhez.
3. Tipikus PRNU-értékek
A legtöbb CMOS érzékelő tipikus PRNU-értékei jellemzően 1% alatt vannak. Gyenge és közepes fényviszonyok melletti képalkotási alkalmazásoknál a PRNU változása általában túl kicsi ahhoz, hogy jelentősen befolyásolja a képet.
4. PRNU a gyakorlatban
A PRNU fontos tényező azokban az alkalmazásokban, ahol a mérési pontosság kritikus fontosságú, például:
Tudományos képalkotás: Ahol a fényviszonyok apró változásai is befolyásolhatják az eredményeket.
Ipari ellenőrzések:Ahol pontos mérésekre van szükség, különösen a félvezetők vizsgálata vagy a minőségellenőrzés során. A cikk "Miért fontos a DSNU/PRNU korrekció a félvezető-vizsgálat során"magyarázza a PRNU jelentőségét a gyakorlati alkalmazásokban.
Ezekben az esetekben az alacsony PRNU (1%-nál kevesebb) biztosítása segíthet a mennyiségi pontosság javításában és a fix mintázatú zaj csökkentésében, különösen akkor, ha olyan technikákat alkalmaznak, mint a képkocka-átlagolás vagy az összegzett expozíciók a jelminőség javítása érdekében.
