Ruído de patrón fixo
O ruído de patrón fixo, ou no seu acrónimo en inglés FPN (Fixed-Patern Noise) é a falta de uniformidade nos valores de saída dos píxeles nun sensor de imaxe dixital baixo unha iluminación uniforme. Os fotodiodos presentan variacións de sensibilidade e rendemento que teñen como consecuencia unha ausencia de consistencia na saída do sinal. Estas variacións increméntanse cando non contamos con iluminación externa.
Este patrón de ruído inclúe o concepto dos "píxeles quentes", que se definen como tales cando a intensidad dun píxel está moi por riba das flutuacións aleatorias de ruído ambiente. O ruído de patrón fixo acostuma aparecer durante os tempos de exposición moi longos do sensor e agrávase co aumento da temperatura.
Este patrón de ruído é único para cada sensor, se se mide nas mesmas condicións de temperatura e duración da exposición, pero difire entre distintos sensores. Tomando como o valor do píxel nominal (baixo unha iluminación uniforme), e o valor de saída do píxel do sensor para 1≤≤n e 1≤≤m, entón o ruído de patrón fixo defínese como o conxunto de valores: ∆ = −
Nos sensores CMOS (PPS e APS) apréciase un maior FPN que en sensores de tipo CCD, que só sofren de ruído de patrón fixo por corrente escura e pola variación de sensibilidade do fotodetector, pero reciben un tipo de FPN por columnas, que aparece representado na imaxe final en forma de “raias” resultando nunha significativa degradación da imaxe.[1]
Cuantificación do FPN
O ruído de patrón fixo é medíbel pola desviación estándar da uniformidade dos píxeles de saída baixo unha iluminación uniforme. Tipicamente representada polas variacións de voltaxe en %.
- Valores de desviación estándar para o FPN de entre < 0.1% e > 4% son comunmente rexistrados.
Experimentalmente, o FPN avalíase:
- Preparando unha fonte de iluminación uniforme (incluída a non iluminación)
- Capturar múltiples imaxes
- Para cada pixel calcular o valor de saída medio (para eliminar o ruído temporal)
- Estimar a desviación estándar dos valores dos píxeles de saída
- Repetir o proceso para distintos niveis de iluminación