光電成像感測器雜訊

2021-09-10 08:34:48 字數 884 閱讀 4998

光電成像感測器作為一種半導體影象感測器,其主要原理是內光電效應。因此光的粒子性和半導體對熱的敏感性這兩種基本特性都會在成像過程中得到體現,也就是光生電子熱生電子

暗電流雜訊:半導體熱效應產生熱生電子,即暗電流訊號,暗電流訊號與光生電荷訊號一樣以訊號形式存在,但是對於成像感測器而言,暗電流訊號不是有效訊號。暗訊號雜訊屬於熱生電子型雜訊,受環境溫度和器件積分時間影響較大,通過控制環境溫度並且在相同狀態下減去暗場影象可以實現對該雜訊的消除,即在溫度恆定,積分時間固定的條件下,將輸入照度降為 0,即採集暗場影象。

散粒雜訊:光子散粒雜訊是由於光子發射的隨機性造成的,這種隨機性在時間域和空間域均存在。在時間域上的表現為同一畫素在相同光照和固定積分時間下,每次積分過程中勢阱內蒐集的電荷均不同,變化具有隨機性,基本符合泊松分布。在空間域上的表現為在相同光照和固定積分時間下,一次積分過程中不同畫素勢阱內蒐集的電荷均不同,且變化具有隨機性,同樣符合泊松分布。這種隨機雜訊無法減少和抑制,因此成為限制光電成像感測器訊雜比的基本限制因素。

由於該雜訊是無法消除的,因此不能直接通過電路設計抵消。這裡利用散粒雜訊屬於隨機雜訊的特性,採用多次測量取平均的方法消除。具體為在相同光照、溫度和積分時間條件下採集 n 幀影象,求取單個畫素 n 次取樣的均值 ,這樣即消除了單畫素散粒雜訊的影響。

光子響應非均勻性雜訊:光子響應非均勻性雜訊是由器件製造過程中各畫素的通光面積以及膜層透光程度的差異引起的,體現了畫素間響應度的差異,屬於固定的系統雜訊,該雜訊也無法通過電路抑制,但如果能夠進行精確的測試,可以通過後續的影象處理進行校正和補償。

ktf雜訊,讀出雜訊,量化雜訊:在由驅動電路引入的雜訊中,部分雜訊可以通過相關電路的設計進行消除,如ktc 雜訊,而電路讀出雜訊或量化雜訊不可以減少和抑制,它在使用過程中作為本底雜訊一直存在。

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