Сумма значений пикселей больше, чем падающих фотонов - Фотопедия
1 голос
/ 31 марта 2016

Я получаю эффективность более 100% для моей камеры при ISO выше 6400. При каких обстоятельствах можно получить больше значений пикселей, чем число падающих фотонов (эффективность обнаружения фотонов более 100%)?

P.S. Я удалил ИК-фильтр из Nikon D3s, и теперь туман покрывает CMOS, и я использую dcraw, чтобы получить необработанные значения пикселей из необработанного изображения.

Ref. для ИК-тумана: Яркое изображение с инфракрасными D3s и крышкой (изображение включено)

ОБНОВЛЕНО: Спасибо за вклад, я полагаю, я должен подчеркнуть пару вещей: 1- Я не пытаюсь вычислить квантовую эффективность, но эффективность обнаружения фотонов (можно вычислить одно из другого, зная о геометрической эффективности и эффективности Гейгера). 2- Я знаю точное количество падающих фотонов по приемлемой неопределенности. 3. Я догадался, что это могут быть некоторые цифровые усиления, но тогда он должен быть хорошо откалиброван для таких зеркал, и учитывая, что я не насыщаю пиксели.

Ответы [ 2 ]

5 голосов
/ 31 марта 2016

На основании вашего вопроса в Mathematica.SE Я предполагаю, что вы просто суммировали целочисленные значения для каждого пикселя в необработанном файле, и общая сумма была больше, чем вы предполагаете, что число инцидентов фотоны.

Во-первых, откуда вы знаете, каково действительное число падающих фотонов, и уверены ли вы, что ваша оценка верна?

Если предположить, что ваша оценка количества фотонов верна, то неудивительно, что сумма пикселей больше. Вы, кажется, предполагаете, что один зарегистрированный фотон не вызовет увеличения значения пикселя более чем на 1. Это неправда. Значения, записанные в необработанный файл, могут быть усилены цифровым способом, то есть умножены на постоянный коэффициент. Например, если я импортирую 14-разрядный необработанный файл D7100, записанный с ISO 6400, в Mathematica, я найду следующие значения:

In[96]:= data = Import["~/Desktop/DSC_2935.NEF", "RawData"];

In[97]:= MinMax[data]
Out[97]= {0, 16383}

In[98]:= Take[Union@Flatten[data], 10]
Out[98]= {0, 2, 6, 8, 10, 14, 16, 18, 20, 24}

Обратите внимание, что используется полный 14-битный диапазон (т. Е. 0..2^14-1), но все значения кратны 2. Как я помню, файлы ISO 12800 имеют кратные 4 (хотя я не проверял это в данный момент ).

Наконец, хотя я не знаком с деталями того, как датчики работают точно и как считываются данные, я не удивлюсь, если окажется, что квантование света (или накопленный электрический заряд) не отражается идеально в записанных данных. Я ожидал бы, что процесс усиления вносит шум и не всегда записывает одно и то же значение для одного и того же числа квантов.

3 голосов
/ 31 марта 2016

Есть несколько вещей, которые нужно учитывать, чтобы ответить на этот вопрос:

Следовательно, не совсем корректно спрашивать о том, какой ISO должен быть установлен, чтобы обеспечить эффективность не менее 100% - потому что эффективность наследуемо различна для всех длин волн. Также неверно говорить, что у вас более 100% QE при некоторых ISO по тем же причинам - QE суммы всех каналов, только красный канал, или что?

Однако вы можете:

  1. определить точную длину волны
  2. узнать квантовую эффективность для этой длины волны для всех трех каналов (хотя я не знаю, как это сделать, хотя для этого потребуется хотя бы калиброванный источник света, чтобы излучать произвольное количество света) для любого ISO
  3. добавить квантовую эффективность для данной длины волны вместе и вычислить множитель для суммы каналов, чтобы получить число фотонов (обратное квантовой эффективности)
  4. конвертируйте серое изображение без разложения (вывод из dcraw -d -4 -r 1 1 1 1 (не используйте -D, или у вас будет постоянная дополнительная ошибка в каждом пикселе, потому что в этом случае выравнивание черного не применяется) в изображение в градациях серого с суммированием каждой группы четырех ячеек и умножение результата на вычисленное число

Это даст вам массив чисел фотонов с переменной точностью (хуже SNR в темноте, лучше SNR в бликах, но с меньшей абсолютной точностью в бликах)

Или вы можете использовать ISO в камере для усиления сигнала и извлечения только одного канала из изображения, но вы потеряете некоторую точность и не сможете получить количество фотонов без некоторой постоянной мультипликативной ошибки.


Тем не менее, любой ISO, превышающий единичное усиление ISO , не даст вам какой-либо значительной дополнительной точности, кроме более низкого минимального уровня шума (лучшая точность темных тонов) в отношении яркости объекта. В случае Nikon D3 наивысший ISO, который в разумных пределах является ISO800: в этот график точка, ближайшая к диагонали, выпадающей на график, соответствует ISO800 (фактический ISO несколько ниже).

Теперь относительно вашего исходного вопроса:

Я получаю эффективность более 100% для моей камеры в ISO, превышающем 6400. При каких обстоятельствах можно получить большее количество пикселей, чем число падающих фотонов (эффективность детектирования фотонов более 100%)?

Усиление не ограничено ни при каких значениях, производители могут ввести любое огромное усиление, чтобы записать ISO900000 на коробке камеры. Однако самые высокие значения ISO имеют небольшой смысл в исключительных случаях.

Вы можете легко получить сумму всех пикселей, превышающую количество фотонов практически на любой камере, если установить ISO достаточно высоким.

Добро пожаловать на сайт Фотопедия, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...