Visão geral do EMVA 1288: desempenho da captura de imagens

Determinados termos e especificações relacionados ao desempenho da captura de imagens de uma câmera são mencionados em nosso site. Nesta página, fornecemos uma descrição simples e direta dessas especificações. 

Quais especificações são testadas e o que elas significam?

EFICIÊNCIA Quântica (abreviada como QE)

Unidade de medida: Percentual (%)

Definição: a porcentagem de fótons convertidos em elétrons pelo sensor em determinado comprimento de onda.

O que isso significa? Uma QE mais elevada significa maior sensibilidade à luz, o que é especialmente benéfico em aplicações de pouca luminosidade. Além disso, alguns sensores podem ser ajustados para terem melhor sensibilidade em diferentes intervalos de comprimento de onda. Dependendo de sua aplicação, os resultados da QE em determinados comprimentos de onda podem ser mais importantes do que em outros. Por exemplo, uma QE mais elevada no intervalo de infravermelho próximo (850 a 950 nm) é importante no monitoramento de tráfego de pouca luminosidade. Alguns dos melhores sensores que a FLIR oferece têm uma QE de pico de 70 a 80%. Consulte um gráfico de exemplo na imagem. Nenhum sensor é 100% eficiente.

O que afeta os resultados da QE? O design do sensor pelo fabricante. Os sensores mais novos, como os sensores Pregius da Sony, tendem a ter uma QE mais elevada.

RUÍDO ESCURO TEMPORAL (também conhecido como ruído de leitura)

Unidade de medida: Elétrons (e-)

Definição: ruído no sensor quando não há sinal.

O que isso significa? Um ruído escuro temporal mais baixo significa uma imagem mais nítida. Todos os sensores exibem algum nível de ruído escuro temporal, que é causado pelos componentes eletrônicos no sensor. O ruído escuro temporal não é afetado pelo tempo de exposição, e não inclui o ruído de disparo.

O que afeta o ruído escuro temporal? O design dos fabricantes dos sensores e das câmeras. Os sensores mais novos se beneficiam de técnicas para reduzir o ruído escuro temporal. Os fabricantes de câmeras podem reduzir ainda mais o ruído por meio da redução do clock de pixel e da desativação de alguns componentes eletrônicos em torno do sensor.

CAPACIDADE DE SATURAÇÃO (também conhecida como profundidade de poço total)

Unidade de medida: Elétrons (e-)

Definição: quantidade de carga que um pixel pode reter.O que isso significa?

 Cada pixel é como um balde capaz de reter elétrons. A capacidade de saturação mostra o número máximo de elétrons que um pixel individual pode armazenar e está relacionada ao tamanho de pixel de um sensor. Quanto mais elevada for a capacidade de saturação, maior será o intervalo dinâmico potencial. Quanto menor for o número, mais rapidamente o pixel alcançará a carga máxima. Se você imaginasse todos os pixels alcançando a capacidade de saturação, o resultado seria uma tela branca no monitor. A capacidade de saturação por si só não é uma métrica perfeita para basear o desempenho do sensor, pois o ruído escuro temporal e a eficiência quântica funcionam em relação a ela para obter o intervalo dinâmico e os resultados da proporção entre sinal e ruído.

O que afeta os resultados? O design do sensor pelo fabricante. Os sensores mais novos com designs de pixels melhorados terão como resultado maior capacidade de saturação. Em geral, no entanto, quanto maior for o tamanho do pixel, mais provável será a capacidade de saturação mais elevada.

PROPORÇÃO SINAL-RUÍDO (abreviada como SNR ou SN)

Unidade de medida: Decibéis (dB) ou Bits

Definição: proporção entre o sinal em saturação e o ruído em saturação. O ruído em saturação é, predominantemente, o ruído de disparo.

O que isso significa? Quanto maior for o número, maior será o contraste e a clareza que você terá em relação ao ruído da imagem. Por exemplo, se você tiver um SNR de 1, o objeto cuja imagem você está capturando será indiscernível devido ao ruído na imagem. Uma alta proporção entre sinal e ruído é uma especificação importante para aplicações em muito pouca luminosidade, como microscopia de campo escuro e captura de imagens de fluorescência. Todos os sensores no portfólio de câmeras FLIR têm um SNR acima de 35 dB com os melhores resultados alcançando mais de 40 dB.O que afeta os resultados?

 O design dos fabricantes dos sensores e das câmeras. Os resultados de ruído escuro temporal, ruído de disparo, eficiência quântica e capacidade de saturação afetarão a proporção.

INTERVALO DINÂMICO

Unidade de medida: Decibéis (dB) ou Bits

Definição: proporção entre o sinal na saturação e o mínimo que o sensor é capaz de medir.O que isso significa?

 Quanto maior for o número, mais níveis de detalhe da escala de cinza você conseguirá na imagem. Em outras palavras, o intervalo dinâmico descreve a capacidade da câmera de detectar as intensidades máxima e mínima da luz (sombras e pontos iluminados). Os modelos com intervalo dinâmico mais elevado podem detectar mais detalhes. Em aplicações externas, nas quais as áreas claras e escuras são capturadas ao mesmo tempo ou as câmeras ficam expostas a condições de iluminação em rápida alteração, um intervalo dinâmico mais elevado é benéfico.O que afeta os resultados?

 O design dos fabricantes dos sensores e das câmeras. O conversor analógico para digital (ADC, Analog to Digital Converter) da câmera também pode afetar o intervalo dinâmico, já que um ADC de menos bits poderia excedê-lo.

LIMITE DE SENSIBILIDADE ABSOLUTA

Unidade de medida: Fótons (γ)

Definição: O número de fótons precisa ter o sinal igual ao ruído.O que isso significa?

 Quanto menor for o número de fótons, melhor a câmera poderá distinguir entre dados úteis da imagem e ruído da câmera. Essa especificação é mais importante para aplicações em situações de muito pouca luminosidade. Diferente de olhar apenas a QE ou o ruído escuro temporal, o limite de sensibilidade absoluta proporciona melhor entendimento do desempenho em pouca luminosidade, porque já leva em consideração a QE e o ruído escuro temporal do sensor, juntamente com o ruído de disparo.O que afeta os resultados?

 O design dos fabricantes dos sensores e das câmeras. O limite de sensibilidade absoluta leva em conta o ruído escuro temporal, o ruído de disparo e a eficiência quântica do sensor.

GANHO

Unidade de medida: elétrons sobre ADU de 16 bits (e-/ADU)

Definição: parâmetro que indica o quanto uma alteração nos elétrons deve ser grande para ocorrer uma alteração nas ADUs de 16 bits (mais conhecidas como escala de cinza).O que isso significa?

 Para entender melhor essa especificação, imagine um gráfico em escala de cinza de 16 bits. 16 bits de cinza equivalem a 65.535 níveis únicos de cinza (veja a imagem). Para que o sensor registre um salto para o próximo nível de cinza, é necessário especificar um número de elétrons. É isso que essa especificação descreve.O que afeta os resultados?

 O design dos fabricantes dos sensores e das câmeras. A capacidade de saturação e a ADU especificada (neste caso, usamos 16 bits) alterarão os resultados.Onde posso encontrar os resultados do sensor da câmera?

Revisão do sensor da câmera

Para uma comparação lado a lado de nossos modelos USB 3.1 e GigE, faça download de nossos PDFs de análise de sensores. Observação: esses PDFs não incluem nossos gráficos de QE.