[DSNU] – מהי אי-אחידות של אותות אפל (DSNU)?

DSNU מתייחס לשינוי באות הרקע של תמונת מצלמה כאשר לא פוגעים אור (או פוטונים) בחיישן. הוא מציין עד כמה משתנים קיזוזי הפיקסלים על פני החיישן בעת ​​צילום תמונה בחושך מוחלט.

DSNU הופך לחשוב במיוחד בהדמיה בתאורה חלשה, שבה המצלמה מייצרת תמונה כהה או מוטה בהיעדר אור. במקרים כאלה, ערך ההיסט של הפיקסלים עשוי להשתנות, ו-DSNU הופך לחשוב, במיוחד כאשר הוא דומה או גדול מרעש הקריאה של המצלמה (בדרך כלל 1-3e-).

 

1. מדוע DSNU חשובה בהדמיה

 

1) הדמיה בתאורה חלשה:

 

בהיעדר אור, חיישן המצלמה מייצר אות שאינו אפס אלא בדרך כלל ערך היסט (למשל, 100 רמות אפור). היסט זה מושפע מהרעש האלקטרוני של המצלמה, אך ייתכן שינוי בערכי ההיסט מפיקסל אחד למשנהו. שינוי זה בערכי היסט הפיקסלים מכונה רעש דפוס קבוע, הנובע מחוסר עקביות באות הכהה של החיישן בין הפיקסלים.

 

2) רעש דפוס קבוע:

 

DSNU מכמת את השונות שאינה תלוית-זמן בערכי ההיסט הללו. היא מספקת מדד לעקביות של אות החושך של החיישן על פני פיקסלים שונים.

 

2. DSNU ואיכות תמונה

 

1) ערכי DSNU סטנדרטיים:

 

עבור רוב מצלמות הצילום בתאורה חלשה, ערכי DSNU הם בדרך כלל מתחת ל-0.5e- (אלקטרונים), מה שאומר שבתנאי תאורה בינונית או גבוהה, התרומה של DSNU לרעש זניחה.

 

2) השפעה על איכות התמונה:

 

עבור תמונות עם ספירת פוטונים גבוהה (למשל, מאות או אלפי פוטונים לפיקסל), ל-DSNU יש השפעה מינימלית. עבור יישומים בתאורה חלשה, DSNU נשאר משמעותי כאשר הוא דומה או עולה על רעש הקריאה של המצלמה (בדרך כלל 1-3e-), דבר שעשוי להשפיע על איכות התמונה.

 

3. מגבלות של DSNU:

 

DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) הוא כלי המשמש לכימות רעש בעל דפוס קבוע, אך הוא אינו לוכד את כל סוגי הרעש בעל דפוס קבוע, כגון רעש מובנה (Fixed Pattern Noise) ורעש כהה תלוי-זמן (Temporal Dark Noise).

 

1) תבניות מובנות ורעש עמודות:

 

רעש דפוס מובנה, ובמיוחד רעש עמודות, הוא סוג של רעש דפוס קבוע המתרחש כאשר פיקסלים מסוימים או קבוצות של פיקסלים מציגים הבדלים שיטתיים באות הכהה שלהם (היסטים), בדרך כלל מיושרים לאורך עמודות או שורות ספציפיות. רעש זה מופיע בתבנית מובנית ולא בתנודות אקראיות.

 

2) וריאציות תלויות זמן:

 

רעש תלוי-זמן מתייחס לשינויים באות החושך של החיישן לאורך זמן, הנגרמים מגורמים כגון תנודות טמפרטורה, חוסר יציבות אלקטרונית או הזדקנות החיישן. שינויים אלה גורמים לערכי ההיסט של הפיקסלים להשתנות מחשיפה אחת לאחרת. DSNU מודד רעש בלתי תלוי-זמן, כלומר הוא אינו מתחשב בשינויים אלה בערכי ההיסט לאורך זמן. כדי לצפות בשינויים תלויי-זמן, נדרשת רצף של תמונות הטיה (תמונות שצולמו ללא אור) שצולמו לאורך זמן כדי לזהות תנודות אלה.

 

4. DSNU ביישומים מעשיים

 

DSNU זניח בהדמיה בתאורה גבוהה, מכיוון שאות הפוטון חזק בהרבה מכל וריאציה של אות חושך.

 

עבור יישומים כמו דימות מולקולה בודדת, דימות קוונטי ותצפיות אסטרונומיות, מצלמות נדרשות ללכוד אותות אור חלשים ביותר. אותות אלה הם בדרך כלל ברמה של 1-3 אלקטרונים (e-) או אפילו נמוכה יותר, כך שכל רעש נוסף (כגון DSNU) יכול להשפיע על איכות התמונה הסופית ולהפחית את יחס אות לרעש (SNR). זו הסיבה שלמצלמות מדעיות מודרניות בעלות רגישות גבוהה יש יכולות תיקון DSNU. ככל שערך ה-DSNU נמוך יותר, כך הדיוק הכמותי גבוה יותר.

 

בדיקה תעשייתית מודרנית דורשת דיוק הולך וגובר, במיוחד בתעשיית המוליכים למחצה, שבה הדרישות הכמותיות לאותות פגמים דומות לאלו שביישומים מדעיים של הדמיה בתאורה נמוכה. DSNU (אי-אחידות אותות חשוכים) חשובה באותה מידה בהקשר זה. המאמר "מדוע תיקון DSNU/PRNU חשוב בבדיקת מוליכים למחצה"מספק הסבר מפורט מאוד.