圖像處理之FPN校正

1 FPN噪聲介紹

FPN噪聲(Fixed Pattern Noise)簡稱固定模式噪聲，根據FPN噪聲形成機制，分為行FPN和列FPN。

行FPN： 在基於模擬域累加實現的TDI-CMOS圖像傳感器中。由於模擬累加器電路中存在寄 生電阻和電容，電路失配會導致輸出圖像在TDI(時間延遲積分)掃描方向(即“沿軌”方向) 亮度不均勻，且呈周期性衰減，突出表現為周期性橫條紋。

列FPN：傳感器列並行讀出電路(模擬累加器和ADC(模數轉換器)等)的系統結構由於 工藝偏差很容易出現列與列之間的失配，從而導致輸出圖像在與TDI掃描方向垂直的方向 (即“跨軌”方向)亮度不均勻，表現為明暗變化的豎條紋。在TDI-CMOS圖像傳感器的輸出圖像中，由行FPN導致的橫條紋和由列FPN導致的 豎條紋同時存在且交織在一起.

如下圖所示：

2 FPN噪聲計算

FPN噪聲衡量通常在極低照環境下進行，即將相機放置極低照環境(或關閉鏡頭光圈，讓sensor采集黑幀)，設置多個曝光時間，每個曝光時間采集30張黑幀圖片。FPN噪聲強度用標准差和均值進行衡量，具體實現如下：

exp_time = [0.063, 1.003,16, 64,257,513,770,1027,1283,1540,1797,2054];
raw_avg = 0;
for kk = 0:30:(30*12-1)
   for i = 1:30
       fname = fileNames{kk+i};
       fprintf('processing %s %d\n', fname, kk+i);
       raw = double(imread([fold fname]));
       raw = raw(:,:,1);
       raw_avg = raw + raw_avg;
   end
   raw_avg = raw_avg./30;

   avg_signal((kk/30)+1) = round(mean2(raw_avg)); %FPN均值
   fpn_total((kk/30)+1) = std2(raw_avg);  %FPN標准差

   fpn_col_exp((kk/30)+1) = std(mean(raw_avg,1)); %列FPN均值
   fpn_row_exp((kk/30)+1)     = std(mean(raw_avg,2)'); %行FPN均值
end

如上計算，可以得到圖像的平均信號，每個曝光的FPN noise，以及行，列FPN noise,行列均值，變化如下：

3 FPN校正步驟

    略