- Для получения информации о фиксированном структурном шуме в видеопроекторах см. Эффект «Экран-дверь» .
Шум с фиксированной структурой (FPN) - это термин, обозначающий конкретную структуру шума на цифровых датчиках изображения , часто заметную во время снимков с длительной выдержкой, когда отдельные пиксели чувствительны к получению более яркой интенсивности по сравнению с общим фоновым шумом.
Обзор
FPN - это общий термин, который определяет постоянную во времени боковую неоднородность (формирующую постоянный узор) в системе формирования изображения с несколькими детекторами или элементами изображения ( пикселями ). Он характеризуется одинаковым рисунком «горячих» (более ярких) и холодных (более темных) пикселей, возникающих на изображениях, снятых при одинаковых условиях освещения в матрице формирования изображений. Эта проблема возникает из-за небольших различий в индивидуальной чувствительности матрицы датчиков (включая любые этапы локального постусиления), которые могут быть вызваны вариациями размера пикселя, материала или помехи в локальной схеме. На него могут повлиять изменения в окружающей среде, такие как разная температура, время воздействия и т. Д.
Термин «фиксированный шаблонный шум» обычно относится к двум параметрам. [1] Одним из них является неоднородность темнового сигнала (DSNU), которая представляет собой смещение от среднего значения по матрице формирования изображений при определенных настройках (температура, время интегрирования), но при отсутствии внешнего освещения и неоднородности фотоотклика (PRNU). , который описывает коэффициент усиления или соотношение между оптической мощностью на пикселе и выходным электрическим сигналом. Последнее часто упрощается как единичное значение, измеренное, например, при уровне насыщения 50%, что подразумевает линейную аппроксимацию не идеально линейной нелинейности фотоотклика (PRNL). [2] Часто PRNU, как определено выше, подразделяется на чистый «(смещенный) FPN», который является частью, не зависящей от температуры и времени интегрирования, и зависящего от времени интегрирования и температуры «DSNU».
Иногда указывается пиксельный шум [3] как среднее отклонение от среднего значения массива при различных условиях освещения и температуры. Таким образом, пиксельный шум дает число (обычно выражаемое в среднеквадратичном значении), которое идентифицирует FPN во всех разрешенных условиях изображения, которое может сильно ухудшиться, если будет добавлено дополнительное электрическое усиление (и шум). В последнее время PRNU используется для борьбы с пиратством в сфере кино.
На практике длительная выдержка (время интегрирования) подчеркивает характерные различия в отклике пикселей, поэтому они могут стать видимым дефектом, ухудшающим изображение. Хотя FPN существенно не меняется в серии захватов, он может меняться в зависимости от времени интегрирования, температуры формирователя изображения, коэффициента усиления и освещенности, он не выражается в случайном (некоррелированном или изменяющемся) пространственном распределении, возникающем только в определенном фиксированном пикселе локации.
Подавление ФПН
FPN обычно подавляется с помощью коррекции плоского поля (FFC), которая использует DSNU и PRNU для линейной интерполяции и уменьшения локальной фотоотклика (неравномерный PRNL) до среднего значения массива. Следовательно, для получения значений необходимы две экспозиции с равным освещением по всей матрице (одна без света и одна близкая к насыщению). Обратите внимание, что эта поправка обычно очень чувствительна к изменениям параметров системы (например, времени воздействия, температуры). Основная задача состоит в том, чтобы создать освещение с плоским полем для коротких экспозиций и длин волн, чтобы избежать спеклов (в условиях монохроматического света) и статистических флуктуаций светового потока, которые становятся наиболее очевидными при коротких временах интегрирования.
Существует множество патентов и методов для уменьшения или устранения фиксированного структурного шума в цифровых формирователях изображений [ необходима цитата ] . В частности, для подавления «смещения FPN», как определено выше, существуют внутрикристальные методы подавления, такие как коррелированная двойная выборка .
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Электронная опалубка для высокоскоростных приложений машинного зрения CMOS http://www.automaatioseura.fi/jaostot/mvn/mvn2007/parameter.html Архивировано 15 октября 2009 г. на Wayback Machine
- ^ «Стандарт измерения и представления спецификаций для датчиков и камер машинного зрения» (PDF) . emva.org . Европейская ассоциация машинного зрения.
- ^ Отчет о ходе исследования радиационных испытаний коммерческих датчиков http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/40825/1/08-22.pdf Архивировано 14 апреля 2009 г. на Wayback Machine
Заметки
- В. Ван Ньювенхове, Дж. Де Бенхауэр, Ф. Де Карло, Л. Манчини, Ф. Мароне и Дж. Зиджберс (2015). «Динамическая нормализация интенсивности с использованием собственных плоских полей в рентгеновской визуализации» . Оптика Экспресс . 23 (21): 27975–27989. Bibcode : 2015OExpr..2327975V . DOI : 10,1364 / OE.23.027975 . ЛВП : 10067/1302930151162165141 . PMID 26480456 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )