2022/04/29Fotoatsako nevienodumas (PRNU) rodo kameros atsako į šviesą vienodumą ir yra ypač svarbus esant dideliam apšvietimui. PRNU kiekybiškai įvertina stiprinimo – aptiktų fotoelektronų ir atitinkamos skaitmeninės pilkos spalvos vertės (ADU) santykio – skirtumus tarp kameros jutiklio pikselių.
1. PRNU vaizdavimo srityje
1) Pagrindinė PRNU koncepcija
Kai kamera aptinka šviesą, kiekvienas pikselis ekspozicijos metu užfiksuoja tam tikrą skaičių fotoelektronų, kuriuos analoginis-skaitmeninis keitiklis (ADC) paverčia skaitmenine pilkos spalvos verte (ADU). Šis konvertavimas atliekamas pagal ADU ir elektrono santykį, vadinamą konversijos stiprinimu, ir fiksuotą poslinkio vertę (paprastai apie 100 ADU). Šias vertes nustato ADC ir konvertavimui naudojamas stiprintuvas.
CMOS kameros pasiekia didelį greitį ir mažą triukšmą veikdamos lygiagrečiai, su vienu ar daugiau ADC kiekvienam stulpeliui ir vienu stiprintuvu kiekvienam pikseliui. Toks lygiagretus veikimas leidžia greitai apdoroti duomenis, tačiau gali sukelti nedidelius stiprinimo ir poslinkio verčių skirtumus tarp pikselių.
2) PRNU ir fiksuoto šablono triukšmas
PRNU atspindi bet kokius stiprinimo (elektronų ir ADU santykio) pokyčius tarp vieno pikselio ir kito. Nors tamsaus signalo nevienodumas (DSNU) atspindi poslinkio vertės pokyčius (dėl kurių esant silpnam apšvietimui susidaro fiksuoto modelio triukšmas), PRNU atsižvelgia į paties stiprinimo pokyčius. Šie stiprinimo pokyčiai taip pat gali sukelti fiksuoto modelio triukšmą, tačiau jis paprastai labiau pastebimas esant dideliam apšvietimui.
2. PRNU ir vaizdo kokybė
1) PRNU ir vaizdavimas esant silpnam apšvietimui
Vaizduojant silpno ir vidutinio apšvietimo sąlygomis (kai fotonų signalas yra gana silpnas, paprastai 1000e ar mažesnis), PRNU pokytis paprastai yra nereikšmingas, palyginti su kitais triukšmo šaltiniais, tokiais kaip skaitymo triukšmas arba tamsaus signalo triukšmas (DSNU). Tokiais atvejais PRNU pokytis mažai veikia bendrą vaizdo kokybę.
2) PRNU ir vaizdinimas esant stipriam apšvietimui
Vaizdavimo srityje, kai vaizdų intensyvumas yra didelis, PRNU poveikis vaizdo kokybei taip pat yra minimalus, ypač kai šviesos intensyvumas yra pakankamai didelis, kad kiti triukšmo šaltiniai, pvz., fotonų šūvio triukšmas, dominuotų vaizdo kokybėje. Tačiau tais atvejais, kai reikalingas didelis matavimo tikslumas (pvz., kadrų vidurkinimo arba kadrų sumavimo metodai), mažas PRNU gali būti naudingas siekiant užtikrinti didesnį tikslumą ir sumažinti subtilius šviesos atsako visame jutiklyje neatitikimus.
3. Tipinės PRNU vertės
Tipinės daugumos CMOS jutiklių PRNU vertės paprastai yra mažesnės nei 1 %. Vaizdavimo taikymams esant silpnam ir vidutiniam apšvietimui, PRNU pokytis paprastai yra per mažas, kad reikšmingai paveiktų vaizdą.
4. PRNU praktiniame taikyme
PRNU yra svarbus veiksnys taikymuose, kur matavimo tikslumas yra labai svarbus, pavyzdžiui:
Mokslinis vaizdavimas: Kai nedideli apšvietimo lygio pokyčiai gali turėti įtakos rezultatams.
Pramoninės inspekcijos:Kai reikalingi tikslūs matavimai, ypač puslaidininkių tikrinimo ar kokybės kontrolės srityse. Straipsnyje „Kodėl DSNU/PRNU korekcija svarbi atliekant puslaidininkių patikrą"paaiškina PRNU reikšmę praktiniame pritaikyme.
Tokiais atvejais užtikrinus mažą PRNU (mažiau nei 1 %), galima pagerinti kiekybinį tikslumą ir sumažinti fiksuoto modelio triukšmą, ypač naudojant tokius metodus kaip kadrų vidurkinimas arba suminė ekspozicija, siekiant pagerinti signalo kokybę.
