22/04/22La non uniformità del segnale scuro (DSNU) è una misura del livello di variazione indipendente dal tempo nello sfondo dell'immagine di una telecamera. Fornisce un'indicazione numerica approssimativa della qualità dell'immagine di sfondo, in relazione a pattern o strutture che a volte possono essere presenti.
Nell'imaging in condizioni di scarsa illuminazione, la qualità dello sfondo di una telecamera può diventare un fattore importante. Quando non ci sono fotoni incidenti sulla telecamera, le immagini acquisite in genere non mostreranno valori di pixel pari a 0 livelli di grigio (ADU). È tipicamente presente un valore di "offset", ad esempio 100 livelli di grigio, che la telecamera visualizzerà in assenza di luce, più o meno l'influenza del rumore sulla misurazione. Tuttavia, senza un'attenta calibrazione e correzione, potrebbero esserci delle variazioni da pixel a pixel in questo valore di offset fisso. Questa variazione è chiamata "rumore a pattern fisso". Il DNSU rappresenta l'entità di questo rumore a pattern fisso. Rappresenta la deviazione standard dei valori di offset dei pixel, misurata in elettroni.
Per molte fotocamere con imaging a bassa luminosità, il DSNU è in genere inferiore a circa 0,5e-. Ciò significa che per applicazioni con illuminazione media o elevata, con centinaia o migliaia di fotoni catturati per pixel, questo contributo al rumore è assolutamente trascurabile. Infatti, anche per applicazioni con scarsa luminosità, a condizione che il DSNU sia inferiore al rumore di lettura della fotocamera (tipicamente 1-3e-), è improbabile che questo rumore a pattern fisso influisca sulla qualità dell'immagine.
Tuttavia, il DSNU non è una rappresentazione perfetta del rumore a pattern fisso, poiché non riesce a catturare due fattori importanti. In primo luogo, le telecamere CMOS possono presentare pattern strutturati in questa variazione di offset, spesso sotto forma di colonne di pixel che differiscono tra loro per il loro valore di offset. Questo rumore "Fixed Pattern Column Noise" è molto più visibile al nostro occhio rispetto al rumore non strutturato, ma questa differenza non è rappresentata dal valore DSNU. Questi artefatti a colonna possono apparire sullo sfondo di immagini con luminosità molto bassa, ad esempio quando il picco del segnale rilevato è inferiore a 100 fotoelettroni. Visualizzando un'immagine "bias", l'immagine prodotta dalla telecamera in assenza di luce, è possibile verificare la presenza di rumore a pattern strutturato.
In secondo luogo, in alcuni casi, le variazioni strutturate dell'offset possono essere dipendenti dal tempo, variando da un fotogramma all'altro. Poiché DSNU mostra solo le variazioni indipendenti dal tempo, queste non sono incluse. Visualizzando una sequenza di immagini di bias è possibile verificare la presenza di rumore di pattern strutturato dipendente dal tempo.
Come già accennato, tuttavia, le variazioni di DSNU e di offset dello sfondo non saranno un fattore importante per le applicazioni con luce media o alta con migliaia di fotoni per pixel, poiché questi segnali saranno molto più forti delle variazioni.
