[ PRNU ] – Ce este neuniformitatea foto-răspunsului (PRNU)?

Neuniformitatea foto-răspunsului (PRNU) reprezintă uniformitatea răspunsului unei camere la lumină și este deosebit de importantă în aplicațiile cu lumină puternică. PRNU cuantifică variațiile câștigului - raportul dintre fotoelectronii detectați și valoarea digitală a scalei de gri (ADU) corespunzătoare - între pixelii dintr-un senzor al camerei.

 

1. PRNU în Imagistică

 

1) Conceptul de bază al PRNU

 

Când o cameră detectează lumină, fiecare pixel captează un anumit număr de fotoelectroni în timpul expunerii, care sunt apoi convertiți într-o valoare digitală în tonuri de gri (ADU) de către convertorul analog-digital (ADC). Această conversie respectă un raport ADU per electron, cunoscut sub numele de câștig de conversie, și o valoare fixă ​​de offset (de obicei în jur de 100 ADU). Aceste valori sunt determinate de ADC și de amplificatorul utilizat pentru conversie.

 

Camerele CMOS ating performanțe de mare viteză și zgomot redus prin funcționarea în paralel, cu unul sau mai multe convertoare analogice-digitale (ADC) pe coloană și un amplificator pe pixel. Această funcționare în paralel permite procesarea rapidă a datelor, dar poate introduce mici variații ale valorilor de amplificare și offset între pixeli.

 

2) PRNU și zgomot de tip fix

 

PRNU reprezintă orice variații ale câștigului (raportul dintre electroni și ADU) de la un pixel la altul. În timp ce neuniformitatea semnalului întunecat (DSNU) reprezintă variații ale valorii offset (rezultând un zgomot fix în lumină slabă), PRNU ia în considerare variațiile câștigului în sine. Aceste variații ale câștigului pot provoca, de asemenea, zgomot fix, dar acesta este de obicei mai vizibil la niveluri de lumină puternică.

 

2. PRNU și calitatea imaginii

1) PRNU și imagistica în lumină slabă

 

Pentru imagistica în lumină slabă și medie (unde semnalul fotonic este relativ slab, de obicei în intervalul de 1000e sau mai puțin), variația PRNU este în general nesemnificativă în comparație cu alte surse de zgomot, cum ar fi zgomotul de citire sau zgomotul semnalului întunecat (DSNU). În aceste scenarii, variația PRNU are un impact redus asupra calității generale a imaginii.

 

2) PRNU și imagistica cu lumină intensă

 

În aplicațiile de imagistică în lumină intensă, impactul PRNU asupra calității imaginii este, de asemenea, minim, în special atunci când intensitatea luminii este suficient de mare încât alte surse de zgomot, cum ar fi zgomotul fotonilor, să domine calitatea imaginii. Cu toate acestea, în aplicațiile care necesită o precizie ridicată a măsurătorilor (de exemplu, tehnici de mediere a cadrelor sau de însumare a cadrelor), un PRNU scăzut poate fi benefic pentru a asigura o precizie mai mare și a reduce inconsecvențele subtile în răspunsul la lumină pe senzor.

 

3. Valori tipice PRNU

 

Valorile tipice PRNU pentru majoritatea senzorilor CMOS sunt de obicei mai mici de 1%. Pentru aplicațiile de imagistică în condiții de lumină slabă și medie, variația PRNU este de obicei prea mică pentru a afecta imaginea în mod semnificativ.

 

4. PRNU în aplicații practice

 

PRNU este un factor important în aplicațiile în care precizia măsurării este critică, cum ar fi:

 

Imagistică științificăUnde mici variații ale nivelurilor de lumină pot afecta rezultatele.

 

Inspecții industriale:Acolo unde sunt necesare măsurători precise, în special în inspecția semiconductorilor sau în controlul calității. Articolul „De ce este importantă corecția DSNU/PRNU în inspecția semiconductorilor„explică importanța PRNU în aplicațiile practice.”

 

În aceste cazuri, asigurarea unui PRNU scăzut (mai puțin de 1%) poate ajuta la îmbunătățirea preciziei cantitative și la reducerea zgomotului de tip fix, în special atunci când se utilizează tehnici precum medierea cadrelor sau expunerile însumate pentru a îmbunătăți calitatea semnalului.