(完整word版)EMVA1288中文翻译.doc

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1介绍和范围
2灵敏度、线性度和噪声
2.1线性信号模型
2.2噪声模型
2.3信噪比(SNR)
2.4信号饱和度和绝对灵敏度阈值
3暗电流
3.1均值和方差
3.2温度依赖
4空间不均匀性和缺陷像素
4.1空间差异,DSNU,PRNU
4.2类型的不均匀性
4.3缺陷像素
4.3.1对数直方图
4.3.2累积直方图
4.4高通滤波
5概述测量的建立和方法
6灵敏度、线性度和噪音
6.1均质光源的几何形状
6.2光源的光谱特性
6.3辐照变异
6.4校准辐照
6.5对线性度和灵敏度的测量条件
6.6根据光子传递法对测量结果进行评价
6.7线性评价
7暗电流
7.1在一个温度下对暗电流的评价
7.2对温度的暗电流的评价
8空间不均匀性和缺陷像素
8.1空间标准偏差，DSNU,PRNU和totalSNR
8.2水平和垂直光谱图
8.3缺陷像素特征
9光谱灵敏度
9.1光谱光源设置
9.2测量条件
9.3校准
9.4评估
10出版结果
10.1基本信息
10.2EMVA1288参数
10.3EMVA1288数据表
A参考书目
B表示法
C版本A2.01更改
C.1增加的功能
C.2将方法扩展到不同的照射
C.3条件和程序的修改
C.4极限时间标准偏差;量化噪声介绍
C.5具有不均匀度测量的高通滤波
D版本3.0的变化

2灵敏度、线性度和噪声
本节描述了如何描述灵敏度、线性度和时间噪声图像传感器或摄像机[3,4,6,8]。
2.1线性信号模型
如图1所示，数字图像传感器实际上是将曝光时间内的光子通过一系列步骤转换成数字。在曝光时间内，平均µp光子冲击单个像素。

整个量子效率的一小部分吸收并积累µe电荷单位。这里定义的总量子效率是指单个传感器elementpixel所占用的总面积，而不仅仅是光敏感区域。因此，这个定义包括填充因子和微透镜的影响。在公式(1)中表示，量子效率取决于光子辐照像素的波长。
在暴露时间texp内，与区域a相对应的光子的平均数目，可以通过以W/m2为单位的传感器表面的辐照度来计算

使用著名的电磁辐射的能量量子化单位hν。光速c=2.99792458*108m/s,
普朗克常数h=6.6260755·10−34Js,
光子辐照度是由
或更方便的单元图像传感器
这些方程用于以W/cm2为单位的辐射计的辐照度转换成需要用来表征成像传感器的光子通量。

在相机电子设备中，由照片辐照度累积的电荷单位被转换成一个电压，放大，由模拟数字转换器(ADC)最终转换成一个数字信号y。整个过程被假定为线性的，可以用一个单一的数量来描述，整个系统的增益K单位是DN/e-，换言即数字/电子。这意味着数字信号µy为

µd是无光存在的平均数目电子,这意味着黑暗信号µy.dark=Kµd（单位DN，条件：零辐射）。注意暗信号通常取决于其他参数，特别是曝光时间和环境温度(第3节)。方程式(1),(2),(5)。平均灰度值µy和光子辐射之间，在曝光时间内到像素的线性关系:

这个方程可以用来验证传感器通过测量的线性平均灰度值与平均光子数事件在像素和测量反应性Kη斜率的关系。一旦由公式(9)确定了整个系统增益K,也可以估计响应度Kη的量子效率。

2.2噪声模型
电荷单位数（电子）在统计学上波动。根据量子力学的规律，概率是泊松分布的。因此，波动的方差等于平均累积电子数：

这种噪声通常被称为射击噪声，是由物理的基本定律所产生的，它同样存在于所有类型的照相机。
所有其他噪声源都取决于传感器和相机内电子部件的具体构造。由于线性信号模型(2.1节)，所有噪声源都叠加起来。为了将整个照相机电子结构视为一个黑盒，我们只需要考虑两个额外的噪声源就足够了。与传感器读出和放大器电路相关的所有噪声源可以由具有方差σ2d的独立于信号的正态分布噪声源来描述。最后的模拟数字转换(图1b)增加了另一个噪声源之间均匀分布的量化间隔和方差σq2=1/12DN2。因为所有噪声来源的方差是线性的,数字信号y的总时间方差σy2，根据误差传播定律给出：

利用方程式(7)和(5)，噪声与测量的平均数字信号有关:

这个方程式是传感器特性的核心。噪声的方差σy2与表示光感生的灰度值µy−µy.dark之间存在线性关系。可以确定整个系统增益K的斜率与暗噪声方差σd2抵消。这种方法称为光子传递方法[6,7]。

2.3信噪比(SNR)
信号的质量由信噪比(SNR)来表示，信噪比被定义为

根据公式（6）（8），信噪比表达式可以表示为

除了由量化噪声引起的小效应外，整个系统增益K抵消，使信噪比只取决于量子效率η(λ)和暗信号噪声σd（单位e）。有两种极限情况:高光子带和低光子射程：
这意味着SNR曲线的斜率由低辐照线性增加到高