[DSNU] – Hva er mørksignal-uuniformitet (DSNU)?

DSNU refererer til variasjonen i bakgrunnssignalet til et kamerabilde når det ikke faller lys (eller fotoner) på sensoren. Det indikerer hvor mye pikselforskyvningene varierer på tvers av sensoren når man tar et bilde i fullstendig mørke.

DSNU blir spesielt viktig ved avbildning i svakt lys, der kameraet produserer et mørkt eller skjevt bilde i fravær av lys. I slike tilfeller kan forskyvningsverdien til piksler variere, og DSNU blir viktig, spesielt når den er sammenlignbar med eller større enn kameraets lesestøy (vanligvis 1-3e-).

 

1. Hvorfor DSNU er viktig innen bildebehandling

 

1) Avbildning i svakt lys:

 

I fravær av lys produserer en kamerasensor et signal som ikke er null, men vanligvis en forskyvningsverdi (f.eks. 100 grånivåer). Denne forskyvningen påvirkes av kameraets elektroniske støy, men det kan være variasjon i forskyvningsverdiene fra en piksel til en annen. Denne variasjonen i pikselforskyvningsverdier refereres til som fast mønsterstøy, som oppstår på grunn av inkonsekvens i sensorens mørke signal på tvers av piksler.

 

2) Fast mønsterstøy:

 

DSNU kvantifiserer den tidsuavhengige variasjonen i disse offset-verdiene. Den gir et mål på hvor konsistent sensorens mørkesignal er på tvers av forskjellige piksler.

 

2. DSNU og bildekvalitet

 

1) Standard DSNU-verdier:

 

For de fleste kameraer som bruker lite lys, er DSNU-verdiene vanligvis under 0,5e- (elektroner), noe som betyr at DSNUs bidrag til støy er ubetydelig under forhold med middels eller sterkt lys.

 

2) Innvirkning på bildekvalitet:

 

For bilder med høyt fotonantall (f.eks. hundrevis eller tusenvis av fotoner per piksel) har DSNU minimal effekt. For bruk i svakt lys forblir DSNU signifikant når den er sammenlignbar med eller overstiger kameraets lesestøy (vanligvis 1-3e-), noe som kan påvirke bildekvaliteten.

 

3. Begrensninger ved DSNU:

 

DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) er et verktøy som brukes til å kvantifisere støy med fast mønster, men det fanger ikke opp alle typer støy med fast mønster, for eksempel strukturert støy (Fixed Pattern Noise) og tidsavhengig mørk støy (Temporal Dark Noise).

 

1) Strukturerte mønstre og kolonnestøy:

 

Strukturert mønsterstøy, spesielt kolonnestøy, er en type fast mønsterstøy som oppstår når visse piksler eller grupper av piksler viser systematiske forskjeller i sitt mørke signal (forskyvninger), vanligvis justert langs bestemte kolonner eller rader. Denne støyen vises i et strukturert mønster snarere enn tilfeldige svingninger.

 

2) Tidsavhengige variasjoner:

 

Tidsavhengig støy refererer til variasjoner i sensorens mørke signal over tid, forårsaket av faktorer som temperatursvingninger, elektronisk ustabilitet eller sensoraldring. Disse variasjonene fører til at forskyvningsverdiene til piksler svinger fra en eksponering til en annen. DSNU måler tidsuavhengig støy, noe som betyr at den ikke tar hensyn til disse endringene i forskyvningsverdier over tid. For å observere tidsavhengige variasjoner kreves en sekvens av bias-bilder (bilder tatt uten lys) tatt over tid for å oppdage disse svingningene.

 

4. DSNU i praktiske anvendelser

 

DSNU er ubetydelig i avbildning i sterkt lys, siden fotonsignalet er mye sterkere enn noen variasjon i mørkt signal.

 

For applikasjoner som enkeltmolekylavbildning, kvanteavbildning og astronomiske observasjoner, kreves det at kameraer fanger opp ekstremt svake lyssignaler. Disse signalene er vanligvis på 1–3 elektronnivå (e-) eller enda lavere, så all ekstra støy (som DSNU) kan påvirke kvaliteten på det endelige bildet og redusere signal-til-støy-forholdet (SNR). Dette er grunnen til at moderne vitenskapelige kameraer med høy følsomhet har DSNU-korreksjonsmuligheter. Jo lavere DSNU-verdi, desto høyere kvantitativ nøyaktighet.

 

Moderne industriell inspeksjon krever stadig økende presisjon, spesielt i halvlederindustrien, hvor de kvantitative kravene til defektsignaler er sammenlignbare med de i vitenskapelige applikasjoner for avbildning i svakt lys. DSNU (Dark Signal Non-Uniformity) er like viktig i denne sammenhengen. Artikkelen "Hvorfor DSNU/PRNU-korreksjon er viktig ved halvlederinspeksjon«gir en svært detaljert forklaring.»