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什么是满阱容量,动态范围和信噪比?
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2021-08-25 14:53:56来源: 中国视觉网

当我们选择一款合适的相机时,除了分辨率和帧率,通常信噪比和动态范围也是比较关注的参数,虽然它们的单位都是DB,但它们是两个不同的概念。相机的信噪比和动态范围都与传感器的满阱容量有关。本文将主要讨论它们之间的区别以及应用场景。

满阱容量

一款相机的满阱容量是由其选用的传感器决定的,而传感器的满阱容量指的是单个像素所能容纳的电子数,因此更大的满阱能接收更多的电子,更多的光子。尤其在强光条件下,高满阱可有效防止图像过曝。
如图1,图中”桶”代表传感器的满阱容量,当没有电子时图像为黑色,填满电子时图像为白色。

图1.满阱容量

动态范围

动态范围是指在最小的信号放大时,最大输出信号电平与固有噪声的比值。相机的固有噪声包括传感器读出噪声,相机处理噪声和暗电流散粒噪声。最大的信号电平与像素的满阱容量成正比,因此动态范围也可以理解为满阱容量与固有噪声的比值。由以上可知,高满阱不等同于高动态范围,因为如果一个高满阱的传感器具有较高的噪声,它的动态范围也不会很高。

动态范围表征了传感器感光能力范围的大小,即能探测到信号的范围。动态范围越大,所获得的图像的灰度细节等级就越高,记录的暗部细节和亮部细节就越丰富。因此当图像中存在黑暗和明亮的细节或者光照发生变化时,高动态范围尤为重要。如图,低动态范围图片中有的细节已经过曝,有的细节还很暗;高动态范围图片消除了该问题,同时描述了亮部和暗部细节。

图2.动态范围 

信噪比

信噪比是信号电平与噪声电平的比值。由于绝对噪声电平取决于信号的平均电荷和光子非均匀性响应,因此信噪比等于平均信号电平与均方根噪声电平的比值。信噪比越低,我们越难分辨有效信号和噪声,反之信噪比越高,图像就越清晰。尤其在弱光条件下的应用高信噪比就更为重要。

图3.信噪比

Adimec 的Q-21A230作为用于下一代PCBA 3D AOI和半导体光学量测的相机,其拥有31Ke¯的高满阱容量,极佳的动态范围和信噪比。相机有五种不同的模式可供选择,每种模式可以匹配不同应用场景,这使得无论是在强光还是弱光条件下,相机都可以获得最佳的原始图像。

(编辑:中国机器视觉网 姜楠)