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分辨率测试卡ISO 15739噪点和SNR

发布时间:2017-10-17 10:12:00 点击:

更新的分辨率测试卡ISO 15739:2013标准具有与f-stop噪点类似的噪点,SNR和动态范围定义,但是还是具有一些非常重要的区别。信噪比的ISO定义(§6.2.3-6.2.5和附件D)是

SNR = Q = g L /σ

其中σ=以像素为单位的噪点,L =亮度(线性),g是OECF的一阶导数(像素级与亮度曲线)。

g = d(像素级)/ d L         

虽然从标准中不能明显的看出,L必须按照§6.2.2中定义的L ref 进行缩放(乘以)。这个等式的数字版本在附件D中给出。

当分辨率测试卡ISO 15739的SNR显示在多线性测试卡,多线性测试或分辨率测试卡eSFR ISO中,可以将其与较早的Imatest f-stop计算进行比较。结果是相似的(尽管不完全一样)。

说明:PXL(同=像素级OL。在ISO标准=输出电平)

σ PX =噪点像素(注意:标准偏差σ。相当于RMS噪点)

L=照明或暴露水平 (单位将不会是重要的。)

光圈级数=日志

LF-停止噪点=σFST =σpx/(d(pxl)/d(F-stops))=σpx/(d(pxl)/ d的(log2l))光圈SNR = SNR FST = 1/σFST=(d(pxl)/ d(log2l))/σPX我们将应用方程,d(对数b(x))/dx = 1/(X LN(B)),其中Ln(2)= 0.6931=1/1.4427。现在,从ISO标准,增量增益= gl= d(pxl)/ dl(注线性单位)= d(pxl)/ d(log2 l)·d(log2l)/dl = 1.442(d(pxl)/d(log 2 l))/l。ISO 15739标准的附录D将总信噪比定义为SNR ISO=Lgl /σPX = 1.4427L(d(Pxl)/ d(log2 l))/(LσPX)= 1.4427(d(Pxl)/ d(log2 L))/σPX这就导出:

SNR ISO=1.4427 SNR FST

SNR ISO优于SNR FST的一个因素1.4427,或等价,3.18分贝。

噪音的数学(只是味道)

振幅分布

在大多数情况下,包含噪点的像素或密度变化可以通过正态分布进行建模。这是熟悉的高斯或“钟”形曲线(蓝色右侧),其概率密度函数是f(x) = exp(-(x-a)2/2σ2 ) /sqrt(2πσ2 ) 其中,exp(...)表示e= 2.71828...提高到幂,a是x的平均值,σ是标准偏差。σ正比于分布的宽度:对于正态分布,样品的约是68%±σ之间;95.5%-±2σ之间;99.7%-±3σ之间等对于一组Ñ样Xi均值Xm,该标准偏差是噪点通常作为RMS测量(均方根)电压或像素级的参数,其中RMS相当于标准偏差。RMS噪点电压是噪点功率的平方根。平方根中的值也称为方差。 噪点随像素级别而变化,即,在具有不同色调值的区域中不同。正常曲线来自一个名为中心极限定理的数学结果:当变量(如电压或像素级)受到大量扰动的影响时,总体密度函数接近正态曲线,而不管个人扰动。这就是为什么正常曲线是迄今为止最常见的概率分布的原因。 但正常分配不适用于所有情况。对于低光级(低光子计数),其中正态分布可能导致负数,泊松分布(红色在上图中)给出正确的结果。f(s)=exp(-m)ms/s!其中m是平均,s≥0是整数,和s!="s factorial"=(s)(s-1)(s-2)…(1)。标准偏差为σ= sqrt(m)。柯达出版物“CCD图像传感器噪点源”中描述的镜头(光子)噪点具有泊松统计。对于m的大值,泊松分布接近正态分布。

 

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