Ruido de patrón fijo (FPN) es el término que se le da a un patrón de ruido particular en los sensores de imágenes digitales que a menudo se nota durante tomas de exposición más larga, donde determinados píxeles son susceptibles de dar intensidades más brillantes por encima de la intensidad promedio.
FPN es un término general que identifica una falta de uniformidad lateral temporalmente constante (que forma un patrón constante) en un sistema de imágenes con múltiples detectores o elementos de imagen ( píxeles ). Se caracteriza por el mismo patrón de variación en el brillo de los píxeles que se produce en imágenes tomadas bajo las mismas condiciones de iluminación en una matriz de imágenes. Este problema surge de pequeñas diferencias en la responsabilidad individual del conjunto de sensores (incluidas las etapas de postamplificación local) que podrían deberse a variaciones en el tamaño de los píxeles, el material o la interferencia con los circuitos locales. Puede verse afectado por cambios en el medio ambiente como diferentes temperaturas, tiempos de exposición, etc.
El término "ruido de patrón fijo" normalmente se refiere a dos parámetros. [1] Una es la falta de uniformidad de la señal oscura (DSNU), que es la desviación del promedio en todo el conjunto de imágenes en una configuración particular (temperatura, tiempo de integración) pero sin iluminación externa y la falta de uniformidad de la respuesta fotográfica (PRNU). , que describe la ganancia o relación entre la potencia óptica de un píxel y la salida de la señal eléctrica. Este último a menudo se simplifica como un valor único medido, por ejemplo, a un nivel de saturación del 50%, lo que implica una aproximación lineal de la no linealidad de la respuesta fotográfica no perfectamente lineal (PRNL). [2] A menudo, PRNU, como se define anteriormente, se subdivide en "FPN (compensado)" puro, que es la parte que no depende de la temperatura y el tiempo de integración, y el tiempo de integración y la temperatura "DSNU" dependientes.
A veces , se especifica el ruido de píxeles [3] como la desviación promedio del promedio de la matriz en diferentes condiciones de iluminación y temperatura. Por lo tanto, el ruido de píxeles proporciona un número (comúnmente expresado en rms ) que identifica FPN en todas las condiciones de imagen permitidas, que podría deteriorarse considerablemente si se incluye ganancia eléctrica (y ruido) adicional. Los usos recientes de PRNU incluyen medidas para luchar contra la piratería cinematográfica.
En la práctica, una exposición prolongada (tiempo de integración) enfatiza las diferencias inherentes en la respuesta de los píxeles, por lo que pueden convertirse en un defecto visible, degradando la imagen. Aunque FPN no cambia apreciablemente a lo largo de una serie de capturas, puede variar con el tiempo de integración, la temperatura del generador de imágenes, la ganancia del generador de imágenes y la iluminación incidente, no se expresa en una distribución espacial aleatoria (no correlacionada o cambiante), que ocurre solo en ciertos píxeles fijos. ubicaciones.
FPN comúnmente se suprime mediante la corrección de campo plano (FFC) que utiliza DSNU y PRNU para interpolar linealmente y reducir la respuesta fotográfica local (PRNL no uniforme) al promedio de la matriz. Por lo tanto, son necesarias dos exposiciones con la misma iluminación en todo el conjunto (una sin luz y otra cercana a la saturación) para obtener los valores. Tenga en cuenta que esta corrección suele ser muy sensible a las modificaciones de los parámetros del sistema (es decir, tiempo de exposición, temperatura). El principal desafío es generar una iluminación de campo plano para exposiciones de corta duración y longitudes de onda, para evitar moteados (en condiciones de luz monocromática) y fluctuaciones estadísticas del flujo de luz que se vuelven más obvias en tiempos de integración cortos.
Existen muchas patentes y métodos para reducir o eliminar el ruido de patrón fijo en lectores de imágenes digitales [ cita requerida ] . Específicas para la supresión de "FPN compensado" como se define anteriormente, existen técnicas de supresión en chip, como el muestreo doble correlacionado .
Notas