29/04/2022Fotoğraf Tepkisi Düzensizliği (PRNU), bir kameranın ışığa verdiği tepkinin düzgünlüğünü temsil eder ve özellikle yüksek ışık gerektiren uygulamalarda önemlidir. PRNU, bir kamera sensöründeki pikseller boyunca kazançtaki (algılanan fotoelektronların karşılık gelen dijital gri tonlama değerine (ADU) oranı) varyasyonları nicelendirir.
1. Görüntülemede PRNU
1) PRNU'nun Temel Kavramı
Bir kamera ışığı algıladığında, her piksel pozlama sırasında belirli sayıda fotoelektron yakalar ve bu daha sonra analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) tarafından dijital gri tonlama değerine (ADU) dönüştürülür. Bu dönüşüm, elektron başına ADU oranı (dönüşüm kazancı olarak bilinir) ve sabit bir ofset değeri (tipik olarak yaklaşık 100 ADU) ile gerçekleşir. Bu değerler, ADC ve dönüşüm için kullanılan amplifikatör tarafından belirlenir.
CMOS kameralar, sütun başına bir veya daha fazla ADC ve piksel başına bir amplifikatör ile paralel çalışarak yüksek hız ve düşük gürültü performansı elde eder. Bu paralel çalışma, hızlı veri işlemeye olanak tanır ancak pikseller arasında kazanç ve ofset değerlerinde küçük farklılıklara neden olabilir.
2) PRNU ve Sabit Desen Gürültüsü
PRNU, bir pikselden diğerine kazançtaki (elektronların ADU'ya oranı) herhangi bir varyasyonu temsil eder. Karanlık sinyal düzensizliği (DSNU) ofset değerindeki varyasyonları temsil ederken (düşük ışıkta sabit desen gürültüsüne neden olur), PRNU kazancın kendisindeki varyasyonları hesaba katar. Kazançtaki bu varyasyonlar da sabit desen gürültüsüne neden olabilir, ancak genellikle yüksek ışık seviyelerinde daha belirgindir.
2. PRNU ve Görüntü Kalitesi
1) PRNU ve Düşük Işıkta Görüntüleme
Düşük ve orta ışıklı görüntülemede (foton sinyalinin nispeten zayıf olduğu, tipik olarak 1000e- veya daha az aralıkta olduğu durumlarda), PRNU varyasyonu genellikle okuma gürültüsü veya karanlık sinyal gürültüsü (DSNU) gibi diğer gürültü kaynaklarına kıyasla önemsizdir. Bu senaryolarda, PRNU'daki varyasyonun genel görüntü kalitesi üzerinde çok az etkisi vardır.
2) PRNU ve Yüksek Işık Görüntüleme
Yüksek ışıklı görüntüleme uygulamalarında, özellikle ışık yoğunluğu yeterince yüksek olduğunda ve foton atış gürültüsü gibi diğer gürültü kaynakları görüntü kalitesine baskın geldiğinde, PRNU'nun görüntü kalitesi üzerindeki etkisi de minimum düzeydedir. Bununla birlikte, yüksek ölçüm hassasiyeti gerektiren uygulamalarda (örneğin, kare ortalaması veya kare toplama teknikleri), daha yüksek doğruluk sağlamak ve sensör genelindeki ışık tepkisindeki ince tutarsızlıkları azaltmak için düşük PRNU faydalı olabilir.
3. Tipik PRNU Değerleri
Çoğu CMOS sensör için tipik PRNU değerleri genellikle %1'den azdır. Düşük ve orta ışık koşullarındaki görüntüleme uygulamaları için, PRNU'daki değişim genellikle görüntüyü önemli ölçüde etkilemeyecek kadar küçüktür.
4. Pratik Uygulamalarda PRNU
PRNU, ölçüm hassasiyetinin kritik olduğu uygulamalarda önemli bir faktördür, örneğin:
Bilimsel görüntülemeIşık seviyesindeki küçük değişikliklerin sonuçları etkileyebildiği durumlarda.
Endüstriyel denetimler:Özellikle yarı iletken incelemesi veya kalite kontrolünde hassas ölçümlerin gerekli olduğu durumlarda. Makale "Yarıiletken Denetiminde DSNU/PRNU Düzeltmesinin Önemi"PRNU'nun pratik uygulamalardaki önemini açıklamaktadır."
Bu durumlarda, özellikle sinyal kalitesini artırmak için kare ortalaması veya toplam pozlama gibi teknikler kullanılırken, düşük bir PRNU ( %1'den az) sağlamak, nicel doğruluğu artırmaya ve sabit desen gürültüsünü azaltmaya yardımcı olabilir.
