화상 왜곡 _센서
1. Smear 스미어
스미어 현상은 화상 왜곡의 하나로서, 화소의 수광부 이외로의 빛의 누설, 신호 전자의 불완전한 이동 등에 의해 화면의 밝은 부분에 상하로 밝은 선이 보이는 현상이다. CCD에서 특히 많이 발생한다. 스미어를 막기 위해서는 화소를 설계할 때 빛이 필요한 부분에만 들어가도록 하고, 전자가 넘치지 않게 해야 한다.
2. 블루밍[ blooming ]
광전면이 부분적으로 밝게 비춰지면 영상 부분이 번진 것처럼 밝아지며 상이 불선명하게 되는 현상을 말한다. CCD 등의 반도체 영상센서에서는 강한 빛이 광전변환부에 입사하면 캐리어가 과잉으로 여기되어 신호 전송부로 흘러 들어가 화면이 밝아진다. CCD의 경우는 이 넘쳐나는 캐리어가 전송방향으로 흐르기 때문에 화면에서는 그 채널이 밝은 선으로 되어 버린다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해서 과잉으로 여기된 캐리어를 흡수하는 방법이 고안되어 있다.
양자 효율[ quantum efficiency ]
양자 효율(quantum efficiency, QE)은 전하 결합 소자(charge coupled device, CCD) 또는 태양 전지와 같은 감광성 소자에서 광 에너지로 흡수된 광자와 전기에너지로 전환된 전자의 비율을 의미한다. 광자와 전자의 양적 비율이므로 단위는 없지만, 전력 당 전류로 표시되는 응답도(responsivity)와 밀접한 관련이 있다.
Noise_CMOS, CCD
물체의 광자에서 유래되지 않은 전자로 인해 발생. 카메라의 electronics, thermal noise 로 인해 발생한다.
실리콘은 열에 약하므로, 장치의 발열에 의하여 의도치 않는 전하가 발생한다.
열적 요동(thermal fluctuation) 등에 의해 보통 전하운송자(charge carrier)가 없는 공핍영역(depletion region)에서 전자와 정공이 무작위로 생기기 때문이다
1. dark noise
이미지센서에 빛이 들어오지 않은 상태에서도 미약한 전류가 흐르는 데, 이러한 어두운 상태에서도 발생할 수 있는 미약한 전류를 암전류_dark current라고 한다. 발열이 심할수록 암전류는 증가한다. 이 암전류로 인해 dark noise가 발생한다.
2. readout noise
아날로그 데이터를 디지털로 전환하는 과정에서 노이즈가 발생한다.
CCD에서 발생한 전하 캐리어를 전압 신호로 변환하여 정량화 하는는 과정에서 노이즈가 발생하고,
아날로그-디지털 변환과정에서 노이즈가 발생한다.
따라서 모든 이미지 픽셀에 균일하게 readout noise가 추가된다.
3. shot noise_ 산탄 잡음
photon noise라고도 함.
광자 도달률의 통계적 변동으로 인해 노이즈가 발생한다. > Possisonian distribution을 따른다.
Photon-limited image: 물체 신호의 광자 노이즈가 카메라 read noise 노이즈보다 큰 경우
노이즈를 줄이기 위해 광자의 양을 늘린다. (1. 노출시간 늘리기 2. 빛의 세기를 증가시키기)
불량화소
- 핫 픽셀(Hot) (무조건 켜짐) : 장시간 노출로 인해 센서에 열이 많이 발생할 때!
- 데드 픽셀(Dead) (무조건 꺼짐) : 픽셀 손상으로 전력을 공급받지 못함.
- 스턱 픽셀(Stuck) (언제나 켜지기도 하고 언제나 꺼지기도 하는, 하나 이상의 하위 화소)
SNR (Signal-to-Noise Ratio/ S/N ratio) 신호대잡음비
말그대로 신호와 잡음의 에너지비르리 의미한다.
신호는 단독으로 존재하지 않고 대개 잡음과 섞여 있다. 그 비율을 나타내는 척도로써 SN ratio가 사용된다.
SNR = the object signal / the noise of the surrounding background
신호전력을 S, 잡음전력을 N이라 할 때,
S/N ratio = 10 log10(S/N) [ 단위: 데시벨(dB)]
SNR은 노출 시간의 종류 또는 평균 프레임 수의 종류에 비례하여 증가.
동적범위(Dynamic Range)
- 디지털 영상에서 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분의 명암 비율. 명암 비율 수준에 따라 LDR(Low Dynamic Range), 또는 SDR(Standard Dynamic Range), HDR(High Dynamic Range) 등이 있다.
- 증폭기가 유효하게 작동하는 진폭 범위에서 허용되는 출력의 일그러짐으로 제한된 최대 신호 진폭과 잡음 및 편차(drift)가 허용되는 최소 신호 진폭과의 비. 데시벨(dB)로 나타내는 경우가 많다.
• Dynamic Range: max. signal electrons at saturation / Read noise of the camera
[네이버 지식백과] 동작 범위 [dynamic range, 動作範圍] (IT용어사전, 한국정보통신기술협회)
[네이버 지식백과] 양자 효율 [quantum efficiency] (화학백과)
[네이버 지식백과] 블루밍 [blooming] (센서용어사전, 2011. 1. 20., 손병기)
[네이버 지식백과] Smear - 스미어 (지형 공간정보체계 용어사전, 2016. 1. 3., 이강원, 손호웅)
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