Noise:
Unwanted modification of signal during
- capture
- conversion
- transmission
- processing
Image Sensor 의 노이즈의 종류는 크게 다음과 같음.
Photon Shot Noise (Scene Dependent)
- Quantum nature of light
- Random arrival and detection of photons : Poisson Distribution
- 광자에 의한 electron의 생성이 random process 를 따름
- 때문에 variation이 존재함.
- Photon Noise는 Poisson Noise를 따름: p(x)=λxe−λx!, where μ(x)=λp(x)=λxe−λx!, where μ(x)=λ
- mean λλ가 10~20 이상이면 Gaussian Distribution과 매우 유사함: 통계적으로는 30-40 이상으로 애기하는 경우가 더 많으나 실무에선 10~20 이상만 되어도 적용하기도 함.
2023.10.25 - [.../Math] - [Math] Poisson Distribution (포아송분포)
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Poisson Distribution이란? 아주 가끔 일어나는 사건(trial)에 대한 확률 분포 : 방사선 검출에 주로 사용되는 확률분포라 의료영상에서는 매우 많이 사용됨. 전체 인구수에서 연간 백혈병으로 사망 건
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Readout Noise (Scene Independent)
- Electronic Noise (열소음, Thermal noise):
- Pre “analog-to-digital conversion” → 전류와 전압의 불안정성 및 변동유발.
- 주로 온도 등에 따른 열잡음임: charge carrier의 thermal motion에서의 fluctuation이 합쳐져서 발생.
- Gaussian Distribution 을 따르며, 고성능의 sensor일 수록 std σσ가 낮음.
- p(x)=1σ√2πe−12(x−μσ)2p(x)=1σ√2πe−12(x−μσ)2
2023.10.25 - [.../Math] - [Math] Normal Distribution (정규분포)
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Normal DistirbutionGaussian Distribution, Laplace-Gaussian Distribution 라고도 불림.정의PDF는 다음과 같음. f(X)=1σ√2π(e)−(X−μ)22σ2f(X)=1σ√2π(e)−(X−μ)22σ2μμ : meanσσ : standard deviation PDF 이므로 probabil
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- Quantization Noise:
- 양자화 에러에 해당.
- Post analog-to-digital conversion
- 오늘날에는 12-14bit 정도로 High Intensity Resolution의 image sensor를 사용하기 때문에 거의 무시 가능함.
2022.09.22 - [Computer/ETC] - Round-off Error vs. Truncation Error
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Round-off Error 컴퓨터에서 수치를 저장하는 데이터 타입의 한계로 인한 에러. 제한된 비트에 수치를 저장하기 때문에 발생하며 Finite word-length effect, Finite word-length error라고도 불림. 주로 quantization
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Other Sources (Scene Independent)
- Dark Current Noise:
- Electronic Noise 와 마찬가지로 Thermal Noise의 일종.
- Thermally generated electrons: 빛이 아닌 열에 의해 전자가 생성되는 discrete event!
- light 이 아닌 thermal에 의한 것으로 셔터의 long exposure (2분 이상) 에서 발생됨 : Poisson distribution 을 따름.
- exposure time이 길수록 심해짐.
- Fixed Pattern Noise:
- Defective pixels.
- Dark Frame Subtraction으로 제거 가능.

같이 보면 좋은 자료들
https://www.youtube.com/watch?v=hb6SARVQEJQ
2022.09.26 - [Programming/DIP] - [DIP] Signal to Noise : Amplitude, Power, and Differential SNR
[DIP] Signal to Noise : Amplitude, Power, and Differential SNR
Amplitude SNR 가장 흔하게 사용되는 SNR. signal 의 amplitude와 noise의 amplitude의 ratio. SNRa=Amplitude(S)Amplitude(N)SNRa=Amplitude(S)Amplitude(N) SS : signal. NN : noise 주의할 점은 무엇을 signal로 볼지, noise로 볼지는
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