科学相机的读出噪声是指什么?

time23/05/24

当科学相机测量它在一次信号采集中捕获到的每个像素的光子数量时,总是存在一定程度的误差。这种不准确性被称为读出噪声。

 

当包含不同光子数的信号被捕获并转换成以电子衡量的电信号时,读出噪声就以电子数(e-)表示。现代科学相机中采用精密的电子元件,使得这种读出噪声通常非常小,弱光成像相机只有1~3e-。

 

对于高光照水平的应用,例如每个像素捕获数千个光子,该误差与信号相比是微不足道的,因此小于5e-的读取噪声就可以被忽略。例如,与2000个光电子的信号相比,读取噪声即使是10e-也只会对信噪比产生不到3%的影响,几乎可以忽略不计。然而,对于光子数在几十个光子的低光照水平,低读取噪声可以在信噪比和图像质量中发挥重要作用。

 
由于相机像素的并行结构,所有CMOS相机都表现出从像素到像素的读取噪声值分布。因此,有时在规格表上引用e-来表示读取噪声的两个值。指定中值即50%的像素具有等于或低于该值的读出噪声,并引出了相机典型读出噪声值。均方根(RMS)值指定了整个读出噪声分布的均方根,可以深入了解未包含在Median测量中的高读出噪声像素的范围。

 
一些专门的弱光成像相机有一个低噪声模式,称为相关多采样模式或CMS。在这种模式下,帧率的降低是为了更精确的信号测量,读出噪声数值仅在1.1e-(Median )/ 1.2e- (RMS)左右。

 

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