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在比较相机时了解动态范围和信噪比

动态范围Dynamic Range(DR)和信噪比Signal-to-Noise Ratio(SNR)是在讨论或比较相机时经常相互混淆的两个术语。这可能是由于两个测量值的相似性。我们通过提供定义,方程式和描述来阐明动态范围和信噪比之间的区别。

动态范围比较信噪比

动态范围

动态范围量化了可以提取可用数据的相机工作范围。换句话说,它说明了场景中最亮和最暗的区域,这些区域可以在单个图像中捕获并且仍然可以读取。

定义:相机的满阱容量与其底噪之间的对数比。

方程:

在比较相机时了解动态范围和信噪比

单位:动态范围:dB   满阱容量:e-(电子) 读出噪声:e-(RMS)

信噪比

信噪比量化了在特定图像中的数据。它建立了关于图像中发现的信号质量的指示,指示有多少精确度的机器视觉算法能够检测图像中的对象。

定义:记录信号与总均方根噪声之间的线性比。

方程:

在比较相机时了解动态范围和信噪比

单位:SNR:无单位 *   信号:e-或DN(数字)  噪声:e-或DN(RMS)

* SNR也可以用分贝来表示,但出于本文的目的,仅使用线性SNR。

下图以图形方式说明了当像素被增加的光强度填充时的信噪比和动态范围。信噪比是在曝光停止时的特定点测量,而动态范围是在像素的饱和点计算。

在比较相机时了解动态范围和信噪比

信噪比和动态范围与像素值、光强度的关系图

信噪比SNR考虑了所有噪声源。当使用强信号(有良好照明)时,主要噪声源变成散粒噪声–光子到达特定像素的随机性。由于散粒噪声服从泊松统计分布,散粒噪声等于信号的平方根。

在比较相机时了解动态范围和信噪比

要计算相机的最大信噪比,只需使用以下方程式,其中FW是传感器的满阱容量:

这里的最大信噪比方程式是一个近似值,因为它忽略了其他噪声源,因为散粒噪声比所有其他可以忽略不计的噪声源大得多。

在比较相机时了解动态范围和信噪比

对于强信号,可以推断出具有更大满阱容量的传感器将具有更大的信噪比。下图描述了具有不同满阱能力的传感器的最大信噪比:

结果是,更大的动态范围始终是可取的,因为它允许较高的信噪比,但并不能保证。信噪比将始终小于动态范围,因为它受图像中的噪声限制,并且由于挑战性的照明条件,曝光时间限制和光学器件的选择,它并不总是最大化。

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如果您有任何关于动态范围和信噪比的问题,或者想知道哪种相机最适合你的特定应用,请与我们的相机销售代表联系:sales@znjtech.cn

以上内容原文摘自https://www.lumenera.com ,由子健电子(上海)有限公司翻译整理, 转载请注明。

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