Pomiar stosunku sygnału do szumu (SNR)

Stosunek sygnału do szumu (SNR) to stosunek mocy pożądanego sygnału do mocy szumu tła. SNR jest mierzony w decybelach [dB].

Charakterystyka elektryczna przetwornika obrazu określa, jaki można osiągnąć stosunek sygnału do szumu. Im bardziej równomierna jest charakterystyka elektryczna przetwornika, tym lepszy będzie jego stosunek sygnału do szumu. Nowoczesne przetworniki obrazu o wysokiej czułości są w większym stopniu ograniczone szumem śrutowym niż starsze przetworniki, co oznacza, że szum śrutowy fotonów jest dominującym czynnikiem szumu.

Niniejsza specyfikacja szczegółowo opisuje metodę, za pomocą której Axis mierzy stosunek sygnału do szumu wymagany przez urządzenia wizyjne Axis do reprodukcji obrazu o określonej jakości. Opisany tu pomiar stosunku sygnału do szumu służy do porównywania różnych kombinacji układów optycznych, czyli bloków kamer w połączeniu z przetwornikami obrazu. Pomiar stosunku sygnału do szumu jest jednym z kroków w naszym procesie zapewnienia najwyższej jakości obrazu.

W tym rozdziale opisano pokrótce, w jaki sposób można oszacować skrócony, najlepszy przypadek stosunku sygnału do szumu na podstawie pomiarów na szarej planszy. Wszystkie obrazy w tym pomiarze dotyczą przetworzonego obrazu po procesie przetwarzania obrazu, czyli obrazu, który widzi użytkownik końcowy. Dane nie są ważone w odniesieniu do percepcji człowieka. Pomiary są wykonywane z wyłączonym wzmocnieniem przetwornika, zakłada się też, że szum jest nieskorelowany. Kamery Axis stosowane do pomiarów stosunku sygnału do szumu zawsze działają w trybie dziennym z włączonymi filtrami poczerwieni.

1. Użyć szarej planszy o współczynniku odbicia około 30%.

2. 

3. Ustawić co najmniej dwa (2) oświetlacze LED, aby zapewnić równomierne oświetlenie sceny. Poziom oświetlenia na scenie powinien wynosić 2,0 klx, a temperatura barwowa 6500 K. Poziom oświetlenia i temperatura barwowa mają stałą wartość, ponieważ jest to warunek często spotykany w transmisji telewizyjnej.

4. Wyłączyć wzmocnienie przetwornika obrazu.

5. Ustawić obiektyw w pozycji szerokokątnej.

6. Ustawić kamerę tak, aby szara plansza pokrywała cały obraz.

7. Dostosować czas migawki ręcznie, aby uzyskać obraz tuż poniżej nasycenia, tj. najwyższa odczytana wartość ADC powinna wynosić ≤254.

8. 

9. Wykonać pięć (5) ujęć sceny. Czas ekspozycji powinien być krótszy niż jedna (1) ramka (1 obraz).

10. W obrębie każdego ujęcia wykreślić profil intensywności i odnaleźć szczyt profilu. Aby osiągnąć praktyczny stosunek sygnału do szumu, należy określić rozmiar obszaru wokół wartości szczytowej, który zapewnia stosunkowo płaski profil intensywności (obszar przycięty). W przypadku przetwornika 1080p odpowiedni rozmiar obszaru wynosi 100 × 100 pikseli.

    Powodem przycięcia obrazu do obszaru jest uniknięcie efektów winietowania układu optycznego i możliwego nierównomiernego oświetlenia, które mogłoby podawać mylące wartości.

11. W każdym przyciętym obszarze obliczyć stosunek sygnału do szumu zgodnie z równaniem 1, gdzie μ_R;G;B i σ_R;G;B są średnimi i odchyleniami standardowymi każdego koloru.

12. 

13. Wyznaczyć przybliżony ostateczny stosunek sygnału do szumu jako średnią stosunków sygnału do szumu z pięciu ujęć.