技術解説 規格技術解説 ： EMVA1288規格

撮像素子とMVカメラの仕様表示規格（Mod.1：画質と感度）

JIIA 関西分科会 ＠2007.11.セミナー資料

名雲文男JIIA 副代表理事

1（株）シーアイエス 常務取締役

目次 はじめに目次EMVA1288とは？

何故必要か？

規格書と仕様書規格書と仕様書

PART 1：新仕様書を読む方の為に

物理モデル物理モデル

SNRダイアグラム

新仕様の具定例と新旧規格比較

まとめ

PART 2：新仕様書を書く方の為に

数学モデルとノイズ

測定とデータ処理

Key word光子数が基本尺度量子効率

2

量 効率時間ノイズ、空間ノイズSNRダイアグラム

はじめにはじめに

EMVA1288とは？EMVA1288とは？

何故必要か？何故必要か？

規格書と仕様書

キ ワ ドキーワード

3

はじめに

EMVAと EMVA1288

EMVA＝European Machine Vision AssociationAIA A t t d I i A i ti (USA b )AIA=Automated Imaging Association (USA base)JIIA=Japan Industrial Imaging Association

EMVA1288Standard for Characterization and PresentationStandard for Characterization and Presentation

of Specification Data for Image Sensors and Cameras

撮像素子とカメラのための仕様表示規格

4

何故 今どき 新カメラ仕様規格が必要か何故、今どき 新カメラ仕様規格が必要か？

EMVAの主張既存のカメラ仕様はマシンビジョンカメラに不向き

赤外線照明なら、カメラの最低被写体照度＝０ Lux になる！！MVカメラに心理物理量 (Lux) 仕様は不向き

MVカメラに 物理量ベースの仕様が必要MVカメラに 物理量 スの仕様が必要

メーカーごとに異なる定義

ユ ザ は各社各様のデ タシ トから類推するしかないユーザーは各社各様のデータシートから類推するしかない

当方の感想当方の感想新規格は変化に対応する

デジタル時代への対応

CC 低ノイズ化CCDの低ノイズ化

CMOS撮像素子の台頭 5

EMVA1288 規格書と仕様書EMVA1288 規格書と仕様書

規格書（英文原典）

EMVA HP http://emva.org/home/Standard EMVA Standard 1288 EMVA1288TM Downloads

http://emva.org/home/content/view/526//規格書Emva standard 1288 release A1.03

Tutorial for data presentation Module 1 and 2

参考書

仕様書：Template規格書

Basler HP http://www.baslerweb.com/Products & Solutions Vision Components ＊

＊ Technologies EMVA1288：Camera Characterization仕様書：具体例２

仕様書：具体例１

＊ Technologies EMVA1288：Camera Characterizationhttp://www.baslerweb.com/beitraege/beitrag_en_18743.html＊ Downloads EMVA 1288 Datahttp://www.baslerweb.com/indizes/download index en 52333.html

参考書：技術解説

http://www.baslerweb.com/indizes/download_index_en_52333.html

JIIA HP準備中

（株）シーアイエス HP http://www ciscorp co jp/（株）シーアイエス HP http://www.ciscorp.co.jp/技術情報 6参考書：規格書意訳

EMVA1288EMVA1288Modular standard framework

Module 1 Module 2 Module 3 ----- Module X感度と ズ カ感度とノイズ リニアリティ カラー

量子効率量子効率

ダイナミックレンジ

時間ノイズ

空間ノイズ

DSNU、PRNU

全システムゲイン

2005完 2007改 2007暫定版2005完、2007改 2007暫定版

7

EMVA1288 Module 1 仕様書 Template #1/4EMVA1288 Module 1 仕様書 Template #1/4

8

Template #2/4 Raw Data 照明下測定

カメラ出力（平均値）

Raw Data = 測定結果の生データ

Fig.1

入射光子数露光時間

Basic Parameter Derived Parameter （算出パラメータ）

ノイズ電力（分散値）

Raw dataFig.1 ：カメラ光出力 対 露光時間（光量）

量子効率Fig.2

入射光子数露光時間

Fig.2：雑音電力 対 露光時間（光量）

Fig.5：光ノイズ電力 対 カメラ光出力

システムゲイン：K

Kノイズ電力(光分）

Fig.5

カメラ出力（光分）

9

Template #3/4 RAW Data

遮光下測定 Fig.3：ダーク出力 対 露光時間

暗電流算出＃１カメラダーク出力（平均値） Fig.3

露光時間

ダークノイズ電力（分散値）Fig.4 ：ダーク雑音電力 対 露光時間

暗電流算出#2Fig.4

露光時間

ノイズスペクトル図

(省略）

10

(省略）

Template #4/4 Derived DataTemplate #4/4 Derived Data

( ) 全η(λ) ：全量子効率[%]

μp.min(λ) ：限界感度

波長 [λ]

p.min( )[p]

SNRy(μp) ：SNR Diagram

波長 [λ]

SNRy(μp) ：SNR Diagram[1] in bit & dB

11

入射光量 [p]in log2 and log10

SNR Diagram

log2SNR[bit]

Gain

[bit]

SNRmax =1/Sg Gainnoise

log2μp[bit]

光子数SNR=1

飽和光子数限界感度 Absolute Sensitivity Threshold D-レンジ

μp.min1/η

η＝量子効率 μp.min= σdｔ /η ：σdｔ＝Total dark noise 12

EMVA1288 キーワード

光子数を基本尺度とする測定、物理量評価

シ ムゲイ （K）システムゲイン（K）：

光電子数（入力）＊ K ＝カメラ出力

感度表示に分光量子効率感度表示に分光量子効率

５つのノイズ測定

標準偏差でノイズ評価を統標準偏差でノイズ評価を統一

SNRダイアグラム

13

PART 1:新仕様書を読む方の為に #1PART 1:新仕様書を読む方の為に #1

（準備）物理モデル （準備）

変数の命名法

５つのノイズ

物理モデル

ＳＮＲダイアグラム

Photon Transfer Model新旧比較

14

変数の命名法 （EMVA1288準拠）変数の命名法 （EMVA1288準拠）

Y ：変数 ｘ ：添字Yx ：変数 ｘ ：添字

x 事象Xを表す:添字（インデックス）

nｘ 事象Xの量（確率量）

Y μx nｘ の平均値 （信号レベル、信号振幅）

σｘ nｘ の標準偏差値 （ノイズレベル）

σ 2 n の分散値 （ノイズ電力）σx nｘ の分散値 （ノイズ電力）

主な添字 添字の物理的意味 定義の詳細

x

p 光子 画素に、露光時間中に入射する光子数

e 電子 画素内に集積された電子数

d 暗電荷 画素内に集積された(仮想的な)暗電荷の数d 暗電荷 画素内に集積された(仮想的な)暗電荷の数

y Digital Gray Value（カメラ出力信号値）

単位はデジタル値

15Local Naming:添字：”dc” Dark current ,”dt” Total dark noise):“Sx” Signal X, “Nx” Noise X-

入射光子数

G t i l Pi l A

物理モデル入射光子数

（蓄積時間内）（平均値）

Geometrical Pixel Area（Fill Factor：開口率）

全量子効率：

η =光電変換量子効率η =光電変換量子効率

X 開口率 X 透過率η

光電子数（平均値）

全システムゲイン：

K =電荷電圧変換効率

KK =電荷電圧変換効率

X Amp.ゲインX A/D変換

デジタル出力値（平均値） 16

T 時間

５つのノイズ源XY

空間

？白キズ？

σdt：全ダークノイズ （既存規格のノイズ測定ではこれを一把ひとからげで測定する）17

Ext’dPhoton Transfer Model nd* ndt

*光子伝達モデルPhoton Transfer Method光子伝達法

np＝入射光子数 ndc＝Dark Current 相当の暗電荷＊ (Texp≠0)nd0＝Readout Noise 相当の暗電荷 (Texp=0)

A B

Sg＝空間ゲインノイズ係数

nd0 Readout Noise 相当の暗電荷 (Texp=0)（仮想暗電荷）

n d＝Temporal Dark Noise 相当の暗電荷

no ＝Offset Noise 相当の暗電荷（空間ノイズ）

B

on dt＝Total Dark Noise 相当の暗電荷＊

（＊ ： “dc”、“dt” はここだけのLocal Naming）

18

Photon Transfer Model

19

PART 1:読む方の為に #２PART 1:読む方の為に #２

SNRダイアグラムSNRダイアグラム

Optical Shot NoiseDark Noise

Spatial Gain Noisep

20

SNR Diagram

log2SNR[bit]

Gain

[bit]

SNRmax =1/Sg Gainnoise

log2μp[bit]

光子数SNR=1

飽和光子数限界感度 Absolute Sensitivity Threshold D-レンジ

μp.min1/η

η＝量子効率 μp.min= σdｔ /η ：σdｔ＝Total dark noise 21

５つのノイズ源

T 時間

５つのノイズ源

XY空間

ショットノイズ ショットノイズ光子

光電子暗電荷

？白キズ？

22

<Temporal Noise>

Shot NoiseのSNR 入射光（p）

光電子（e）光電子（e）

暗電流（ｄｃ）

23

<Temporal Noise>

⊿

Optical Shot Noise⊿np ＝ np 2－ np 1

入射光子数の瞬時値(np ) ＝ 直流値 ＋ゆらぎ (⊿np )

直流値＝平均値(μp) 信号値(Sp) : Sp＝ μp⊿np の標準偏差値 (σp) ノイズ実効値(Np) ：Np＝ σp

Shot Noiseノイズ（標準偏差値） ：

24

<Temporal Noise>

Photon Shot Noisein the SNR Diagramin the SNR Diagram

(観測点A)

SNR DiagramX：入力光子数 log2SNRX：入力光子数

Y：SNR両対数（底＝２）.

log2SNR[bit]

SNRp ＝μp1/2

傾き＝ 1/2 の直線log2μ

slope=1/2

25

log2μp[bit] μp＝入射光子数

光電変換と

<Temporal Noise>

光電変換とショットノイズ

p

e-

e+

e

ηe+

“Sp” “Se” はここだけのLocal Naming26

Photo Electron

<Temporal Noise>

Photo-ElectronShot Noise

i h SNR Diin the SNR Diagram(観測点B)

QEmax＝η

log2SNR[bit]

λ[nm]

log2μp

[bit] SNR=1

1/η

27

<Temporal Noise>

Dark Noise

Spatial Noise

28

<Temporal Noise>

Dark Noisein the SNR Diagram

(観測点B)(観測点B)

log2SNR[bit]

SNRd ∝ μp[bit]

傾き＝ 1 の直線

slope=1

log2μp[bit]

SNRd＝ημp/σd ＝１の時

μp＝σd /η

p

SNR=1 [bit]

29σd/η

The Total Temporal Noise

log2SNR[bit]

log2μp

[bit] SaturationSNR=1

30

Spatial NoiseSpatial Noise

空間ゲインノイズ

画素毎の感度のばらつき

入射光量に比例する

感度むら

空間オフセットノイズ画素毎の黒レベルのばらつき

入射光量に依存しない入射光量に依存しない

撮像素子の固定パターンノイズ

カメラ回路からの飛び込みノイズ

ダ ク イズ 部ダークノイズの一部

PRNU: Photo Response Non Uniformity DSNU: Dark Signal Non-Uniformity

31

Spatial Gain Noise Spatial Offset NoiseSpatial Gain Noise, Spatial Offset Noise

32

Spatial Gain NoiseSpatial Gain Noise

[bit]

log2SNR空間ゲインノイズ

SNRg＝1/Sg （定数） 1/SSNRSpatial

gainnoise

SNRg＝1/Sg （定数）

1/Sgの水平線

SNRの上限

1/SgSNRe.max

[bit]

log2μp

SNRの上限

Sg １/PRNU （定義）Sg １/PRNU1288 （定義）

33

S i lSpatialOffset Noise

[bit]

log2SNR空間オフセットノイズ

ダークノイズの一種 [bit]

Spatialgain

ダークノイズの一種

時間ダークノイズに加算

Total Dark Noise

1/SgSNRe.max

log2μp

gainnoise

Total Dark Noise

σd σdt

[bit]

σd /η σdt /ηTotal Noise

34σo DSNU1288 （定義）

SNR Diagram まとめSNR Diagram まとめ

log2SNR

Temporal Noise

Opt. Shot Noise

[bit]

log2SNRTemporal Dark Noise

1/Sg

Spatial Noise

Spatial Gain NoiseSpatial

gainnoise

g

log2μp

SNR=1

Offset Noise

Total Dark Noise[bit]

量 効率

？

限 感度

35

η＝量子効率 限界感度

PART 1:読む方の為に #3PART 1:読む方の為に #3

新仕様の具体例と新仕様の具体例と

新旧規格比較

まとめ

資料

36仕様書

Template #4/4 Derived DataTemplate #4/4 Derived Data

η(λ) ：全量子効率η(λ) ：全量子効率[%]

μp.min(λ) ：限界感度[ ]

波長 [λ]

[p]

SNRy(μp) ：SNR Diagram

波長 [λ]

y p[1] in bit & dB

射光量 [ ]

37

入射光量 [p]in log2 and log10

主要仕様項目と SNR Di主要仕様項目と SNR Diagram

l SNRlog2SNR[bit]

1/SgGainnoise

g

log2μp[bit]

光子数

1/η

光子数

飽和光子数D-レンジσdt /ησd /η

η＝量子効率 μp.min = Absolute Sensitivity Threshold38

具体例１

39

S ti l N i Eff t

<Spatial Noise>

Spatial Noise Effects

SNR Diagram

9

10SNR LightSNR A60xf temporal CMOS

CCD

6

7

8

t]

SNR A60xf spatialPhoton CursorSNR Cursor

3

4

5

SNR

[bi

1

2

3

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

# photons collected [bit]

Spatial Noise is relevant esp. for CMOS cameras.

modifiedby F.N

40

SNRダイアグラムによる カメラの撮像特性比較SNRダイアグラムによる カメラの撮像特性比較

CCDCMOS

SNRref

限界感度比

量子効率

感度比率比

41

比較：新旧規格 1

EMVA1288 MVカメラ TVカメラ

感度評価尺度 入射光子数

感度評価尺度 F値@標準出力時評価尺度＝入射光子数

@SNRreference (SNR Diagram）

分光特性表示＝あり

評価尺度＝ F値@標準出力時

S/N値を表示@2000Lx分光特性表示＝なし

量子効率 白色光源（3200℃）

不明確

限界感度Absolute Sensitivity Threshold

限界感度最低被写体照度＝定義無しAbsolute Sensitivity Threshold

評価単位＝入射光子数

（物理量、絶対値）

最低被写体照度 定義無し

評価単位＝ Lx.（心理物理量）

分光特性表示＝あり 分光特性表示＝なし42

比較：新旧規格 ２（ノイズ）較 新 規格 （ ）

EMVA1288 MVカメラ TVカメラEMVA1288 MVカメラ

光起因ノイズ 明示

TVカメラ

光起因ノイズ 非測定

Dark Noise３区分別の測定

Dark Noise把ひとからげで測定特が必３区分別の測定

暗電流ノイズ

リードアウトノイズ

オフセ トノイズ

一把ひとからげで測定

暗電流ノイズ

リードアウトノイズ

オ セ ト イズ

温特が必要か？

オフセットノイズ

ノイズ評価の尺度

オフセットノイズ

ノイズ評価の尺度

すべて標準偏差値で評価

DSNU1288

PRNU1288

空間ノイズは波高値評価

DSNUPRNUどちらが良いか？

1288

全ノイズのSNRダイアグラム表示実現

PRNU

43

比較：新旧規格 ３(SNRの表示法）(

EMVA1288 MVカメラ TVカメラ

SNRダイアグラムSNRの光量依存性を明示

One Point DataダークノイズonlyS の光量依存性を明示

Optical Shot NoiseSpatial Gain Noise

ダ ク イ y光起因のノイズは非測定

かつてはダークノイズが支配的

log2SNR[bit]

従来既定のSNR

ダークの改善

かつてのカメラ

Gainnoise

[ ]

EMVA既定のSNR

noise

44

log2μp[bit]光子数

PART 1:読む方の為に #4PART 1:読む方の為に #4

まとめまとめ

資料

45

まとめ： EMVA１２８８規格

新機軸

感度：分光特性表示、物理量絶対値（量子効率）表示

ノイズ

光起因ノイズの測定

空間ノイズの実効値測定空間 イ の実効値測定

SNR：ダイアグラム表示＝光量依存性の明示

デジタル出力で光子数計測を実現（システムゲイン＝K の明示）

効果

撮像素子の低ノイズ化への対応

CMOS撮像素子への対応

デジタルカメラ時代への対応 （ “K”が入射光子数とデジタル出力を直結）

課題

新規格、各項目毎の実用性、利用価値の検証、過不足確認、取捨選択

新旧規格値との相関 対比方法の明確化 （↑MTFなど？）新旧規格値との相関、対比方法の明確化 （↑MTFなど？）

測定法、表示法の簡易化46

EMVA1288 資料の在り処EMVA1288TM Downloads http://emva.org/home/content/view/526/171/

規格書 （Mod.1)

Basic Information機器、撮像素子仕様

Mod.1 技術解説A技術解説

実用例：カメラ比較

仕様書：Template47

EMVA1288 資料の在り処Basler HP EMVA1288：Camera Characterization

http://www.baslerweb.com/beitraege/beitrag_en_18743.html

Mod.1 技術解説●paper

Basler HP Downloads EMVA1288DataChttp://www.baslerweb.com/indizes/download_

index_en_52333.html

Mod.1 技術解説B解説Aに類似解説 類似

48

EMVA1288 資料の在り処EMVA1288 資料の在り処

JIIA HP (掲載準備中）(

（株）シ アイエス HP 技術情報（株）シーアイエス HP 技術情報

EMVA1288参考資料

規格書（英和意訳版） （近日改訂予定）

技術解説 ＃１（本稿改訂版） （近日掲載予定）

技術解説 ＃２（規格書解説） （近日改訂予定）

用語集 EMVA1288関連用語（準備中）用語集 EMVA1288関連用語（準備中）

49

中締め

次はPART Ⅱ次はPART Ⅱ

カメラ仕様書を作成する方へ

IEVA1288本体の技術解説

その入口

50

EMVA1288§7. 1

Ver1.03: P11~P12Ver2 01: P13~P14

PART 2：仕様書を書く方の為に

Ver2.01: P13~P14

規格書のページ

PART 2 仕様書を書く方の為に

新規格書を読む方の為に新規格書を読む方の為に

数学モデルとノイズ

規格書を読む為の参考資料規格書を読む為の参考資料規格書のページと式に照合できます

51

EMVA既定の変数表示は 迷路

52

ノイズの成分分析 数学モデルノイズの成分分析 数学モデル（変数整理図）

カ 出力値カメラ出力値単位＝[DN]（観測点C）

K=1とすれば電子単位へ換算（観測点B）（観測点B）

EMVA既定の数式表示は 泥沼 １EMVA既定の数式表示は 泥沼

54

ノイズの数学モデル 1/2

EMVA1288§7. 1

Ver1.03: P9~P10Ver2 01: P11~P12Ver2.01: P11~P12

55

ノイズの数学モデル 2/2

EMVA1288§7. 1

Ver1.03： P10Ver2 01： P12ノイズの数学モデル 2/2 Ver2.01： P12

56

EMVA既定の数式表示は 泥沼 ２EMVA既定の数式表示は 泥沼 ２

57

スライド：データ処理へ

PART 2：書く方の為にPART 2：書く方の為に

測定とデータ処理測定とデ タ処理

測定セットアップ

時間ノイズ測定時間ノイズ測定（Temporal Noise)

前処理 データ処理前処理、デ タ処理

空間ノイズ測定（Spatial Noise)

前処理、データ処理58

測定セットアップ1Measurement setup 測定セットアップ1EMVA資料

Measurement Setup

Illumination Setup from Module 1 t s

ourc

e

t

d

Homogenous illuminationWithout lens

sensor

aped

ligh

t mount

D D'Without lensF-number 8Definition of temperature di

sk-s

ha

temperature sensor Definition of temperature

measurements

Measurement setup options測定セットアップ2

EMVA資料p p

Illuminato Module 1 measurementr < 50nm FWHM DN

Module 1 measurement

Integrating sphere

Integrating sphere

Collimator Diffusor

Tint

LED Array Collimator Diffusor照明下測定 （Bright run)

入射光量を蓄積時間で制御(Tint= integration time)(Tint= integration time)

遮光下測定 （Dark run)レンズキャップレンズキャップ暗電荷量を蓄積時間で制御

Publishing the results7 4 1 Characterizing Temporal Noise and Sensitivity

EMVA1288§7.4.1

Ver1.03:P20~P22Ver2 01:P22~P247.4.1 Characterizing Temporal Noise and Sensitivity Ver2.01:P22~P24

61

EMVA1288§7.4.1

Ver1.03:P20~P22Ver2 01:P22~P24

仕様表記要求事項

Ver2.01:P22~P24

Temporal Noise

規格書が要求する仕様表記事項仕様表記事項（P20~P22)を整理し一覧表とした

62

≪Ext’d Photon Transfer Method ≫

T l N i

EMVA1288§7.3.1

Ver1.03 : P13~P14Ver2 01: P15~P16Temporal Noise Ver2.01: P15~P16

設定 照明（F8）、外筺温度（30℃）、最大感度波長（λ0）

A/D変換

Dark Run （遮光下測定 キャ プ） Texp Scan （ ０ 飽和）

測定Dark Run （遮光下測定：キャップ）：Texp Scan （ ０～飽和）

Bright Run（照明下測定） ：Texp Scan （ ０～飽和）

画像の差分 Spatial Noiseを除去する画像の差分

処理１

処理

RAW Measurement Data

処理２

表

Basic ParameterDerived Data

表示63

データ前処理１ 画像の差分演算EMVA1288§7.3.1

Ver1.03：P14Ver2 01: P16

用途：Temporal Noiseの計測 （P14,式24）

Ver2.01: P16

用途：Temporal Noiseの計測

目的：空間ノイズを除去する

空間ゲインノイズ

空間オフセット

同相成分の除去 雑音成分の算出

64

≪Ext’d Photon Transfer Method≫EMVA1288§7.3.1

Ver1.03：P14Ver2 01: P16

Raw Measurement Data Ver2.01: P16

画素信号（測定値）

画素信号（平均値）画素信号（平均値）

ノイズ（分散値）

処理：画像の差分演算

空間ノイズを除去する

ゲインノイズ、オフセットノイズ

65

≪Ext’d Photon Transfer Method ≫

Raw Data Basic Parameter 1/5

EMVA1288§7.3.1

Ver1.03 : P14Ver2 01: P16

システムゲインの算出Ver2.01: P16

Raw DataRaw Data

K赤線の傾き K K赤線の傾き K

66

“K”算出の数学モデルEMVA1288§7.3.1K”算出の数学モデル Ver1.03 : P14

Ver2.01: P16

67

≪Ext’d Photon Transfer Method ≫

Raw Data Basic Parameter 1/5

EMVA1288§7.3.1

Ver1.03 : P14Ver2 01: P16

システムゲインの算出Ver2.01: P16

Raw DataRaw Data

K赤線の傾き K K赤線の傾き K

68

≪Ext’d Photon Transfer Method ≫

Raw Data Basic Parameter 2/5

EMVA1288§7.3.1

Ver1.03：P14Ver2 01: P16Raw Data Basic Parameter 2/5

量子効率の算出Ver2.01: P16

K式(3) Kη式(3)

69

≪Ext’d Photon Transfer Method ≫

Raw Data Basic Parameter 3/5

EMVA1288§7.3.1

Ver1.03：P14Ver2 01: P16Raw Data Basic Parameter 3/5

暗電流値の算出 #1Ver2.01: P16

KN式(11) KNd式(11)

70

≪Ext’d Photon Transfer Method ≫

Raw Data Basic Parameter 4/5

EMVA1288§7.3.1

Ver1.03：P14Ver2 01: P16Raw Data Basic Parameter 4/5

暗電流の算出 #2(暗電流補正回路動作の場合）

Ver2.01: P16

(

K2N式(12)

K2Nd

71

≪Ext’d Photon Transfer Method≫Raw Data Basic Parameter 5/5

EMVA1288§7.3.1

Ver1.03：P16Ver2 01: P18

Doubling Temperature の算出Ver2.01: P18

72

仕様表記要求事項

EMVA1288§7.4.1

Ver1.03：P22Ver2 01: P24仕様表記要求事項

Spatial & Total Noise

Ver2.01: P24

73

≪Spectrogram Method≫( )

EMVA1288§7.3.2

Ver1.03：P16Ver2 01: P18Total Noise (Non LPF’d Image) Ver2.01: P18

設定照明（F8）、外筺温度（30℃）、最大感度波長（λ0）

A/D変換（Gain設定）

３つの照明条件 (D k 50% 90%)測定

３つの照明条件 (Dark, 50%, 90%)

FFT（n：空間周波数＝（1／画素幅）ｘ（n／N）FFT

処理

表示

74

≪Spectrogram Method≫

Spatial Noise (LPF’d Image)

EMVA1288§7.3.2

Ver1.03： P17~P20Ver2 01 ： P19~P22Spatial Noise (LPF d Image)

設定照明（F8）、外筺温度（30℃）、最大感度波長（λ0）

A/D変換（Gain設定）

Ver2.01 ： P19~P22

測定 Dark Run （遮光下測定：キャップ）：Texp Scan （ ０～飽和）

B i ht R （照明 測定） T S （ 飽和）

画像のLPFBright Run（照明下測定） ：Texp Scan （ ０～飽和）

画像のLPF Temporal Noiseを除去する

RAW Data

FFT

Basic Parameter処理

Basic ParameterSpatial Gain NoiseSpatial Offset Noise

表示 Spectrogram 75

データ前処理２ 画像の平均化処理（LPF）

EMVA1288§7.3.2

Ver1.03：P17Ver2 01: P19

用途：Spatial Noiseの計測 （P17)

用途：Spatial Noiseの計測

Ver2.01: P19

i =１ i = n用途：Spatial Noiseの計測

時間ノイズを圧縮する

時間軸上でランダムな成分

76

≪Spectrogram Method≫ Noise (LPF’d Image)EMVA1288§7.3.2

Ver1.03: P19Ver2 01: P21

Raw Measurement Data Ver2.01: P21

照明下測定照明下測定

目的＝空間ゲインノイズ

μy（直流成分）を除去

平均化処理で時間ノイズを除去

分散値（ノイズ電力）を算出

遮光下測定

目的＝空間オフセットノイズ

演算処理は同上

77

≪Spectrogram Method≫ Noise (LPF’d Image)½

EMVA1288§7.3.2

Ver1.03：P20Ver2 01:P22Raw Data Basic Parameter ½

Spatial Gain Noiseの算出

Ver2.01:P22

Sg

EMVA1288§7.3.2

Ver1.03：P20Ver2 01:P22

“Spatial Gain Noise”算出の数学モデルVer2.01:P22

79

≪Spectrogram Method≫ Noise (LPF’d Image)R D t B i P t 2/2

EMVA1288§7.3.2

Ver1.03：P20Ver2 01:P22Raw Data Basic Parameter 2/2

Spatial Offset Noiseの算出

Ver2.01:P22

右図赤線の水平線のY値

露光時間に依存しないダーク成分

≪Spectrogram Method≫ Noise (LPF’d Image)

ノイズスペクトル算出（FFT）

81

おわりにおわりに

お役立ちデータお役立ちデ タ

Photon Transfer Modelノイズの成分分析と数学モデル

82

Photon Transfer Model

83

ノイズの数学モデル 1/2

84

ノイズの数学モデル 2/2

85

EMVA1288技術解説

お疲れ様でした

名雲文男

CIS corp. 86