2022년 4월 22일DSNU는 센서에 빛(또는 광자)이 전혀 입사되지 않을 때 카메라 이미지의 배경 신호 변화를 나타냅니다. 이는 완전한 어둠 속에서 이미지를 촬영할 때 센서 전체에 걸쳐 픽셀 오프셋이 얼마나 변하는지를 보여줍니다.
DSNU는 특히 빛이 없는 저조도 환경에서 카메라가 어두운 이미지 또는 편향된 이미지를 생성할 때 중요해집니다. 이러한 경우 픽셀의 오프셋 값이 달라질 수 있으며, 특히 DSNU가 카메라의 판독 노이즈(일반적으로 1-3e-)와 비슷하거나 그 이상일 때 중요해집니다.
1. 영상 분야에서 DSNU가 중요한 이유
1) 저조도 이미징:
빛이 없을 때 카메라 센서는 0이 아닌 오프셋 값(예: 100단계 회색조)의 신호를 생성합니다. 이 오프셋 값은 카메라의 전자 노이즈의 영향을 받지만, 픽셀마다 오프셋 값에 차이가 있을 수 있습니다. 이러한 픽셀 오프셋 값의 변동을 고정 패턴 노이즈라고 하며, 이는 센서의 암신호가 픽셀마다 불균일하기 때문에 발생합니다.
2) 고정 패턴 노이즈:
DSNU는 이러한 오프셋 값의 시간에 따른 변동을 정량화합니다. 이는 센서의 암신호가 서로 다른 픽셀에서 얼마나 일관적인지를 측정하는 지표를 제공합니다.
2. DSNU와 이미지 품질
1) 표준 DSNU 값:
대부분의 저조도 이미징 카메라의 경우 DSNU 값은 일반적으로 0.5e-(전자) 미만이므로 중간 또는 고조도 조건에서 DSNU가 노이즈에 미치는 영향은 무시할 수 있습니다.
2) 이미지 품질에 미치는 영향:
광자 수가 많은 이미지(예: 픽셀당 수백 또는 수천 개의 광자)의 경우 DSNU는 이미지 품질에 미미한 영향을 미칩니다. 그러나 저조도 환경에서는 DSNU가 카메라의 판독 노이즈(일반적으로 1~3e-)와 비슷하거나 그 이상이 될 경우 이미지 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
3. DSNU의 한계점:
DSNU(Dark Signal Non-Uniformity)는 고정 패턴 노이즈를 정량화하는 데 사용되는 도구이지만, 구조적 노이즈(Fixed Pattern Noise) 및 시간 의존적 암잡음(Temporal Dark Noise)과 같은 모든 유형의 고정 패턴 노이즈를 포착하지는 못합니다.
1) 구조화된 패턴과 컬럼 노이즈:
구조화된 패턴 노이즈, 특히 열 노이즈는 특정 픽셀 또는 픽셀 그룹이 암신호(오프셋)에서 체계적인 차이를 보일 때 발생하는 고정 패턴 노이즈의 한 유형으로, 일반적으로 특정 열이나 행을 따라 정렬됩니다. 이 노이즈는 무작위적인 변동이 아닌 구조화된 패턴으로 나타납니다.
2) 시간에 따른 변화:
시간 의존적 노이즈는 온도 변화, 전자적 불안정성, 센서 노화 등의 요인으로 인해 시간에 따라 센서의 암신호가 변동하는 것을 말합니다. 이러한 변동으로 인해 픽셀의 오프셋 값이 노출마다 달라지게 됩니다. DSNU는 시간 독립적 노이즈를 측정하는데, 이는 시간 경과에 따른 오프셋 값의 변화를 고려하지 않는다는 의미입니다. 시간 의존적 변동을 관찰하려면 시간에 따라 촬영한 바이어스 이미지(빛이 없는 상태에서 촬영한 이미지) 시퀀스를 사용하여 이러한 변동을 감지해야 합니다.
4. DSNU의 실제 적용 사례
DSNU는 고광량 이미징에서 무시할 수 있는데, 이는 광자 신호가 암신호 변화보다 훨씬 강하기 때문입니다.
단일 분자 이미징, 양자 이미징, 천체 관측과 같은 응용 분야에서는 극히 미약한 빛 신호를 포착할 수 있는 카메라가 필요합니다. 이러한 신호는 일반적으로 1~3개의 전자(e-) 수준 또는 그보다 더 낮은 수준이므로, DSNU와 같은 추가적인 노이즈는 최종 이미지 품질에 영향을 미치고 신호 대 잡음비(SNR)를 저하시킬 수 있습니다. 이것이 바로 최신 고감도 과학 카메라에 DSNU 보정 기능이 탑재된 이유입니다. DSNU 값이 낮을수록 정량적 정확도가 높아집니다.
현대 산업 검사는 특히 반도체 산업에서 점점 더 높은 정밀도를 요구하며, 결함 신호에 대한 정량적 요구 사항은 과학 분야의 저조도 이미징 응용 분야와 유사합니다. DSNU(암신호 불균일성)는 이러한 맥락에서 매우 중요합니다. 본 기사는 "반도체 검사에서 DSNU/PRNU 보정이 중요한 이유"매우 자세한 설명을 제공합니다."
