Panoramica EMVA 1288: prestazioni di imaging

Alcuni termini e specifiche relativi alle prestazioni di imaging delle telecamere vengono utilizzati nel nostro sito web. Questa pagina fornisce una descrizione semplice e diretta di tali specifiche. 

Quali specifiche vengono testate e qual è il loro significato?

EFFICIENZA quantica (abbreviato in QE)

Unità di misura: percentuale (%)

Definizione: è la percentuale di fotoni convertiti in elettroni dal sensore a una lunghezza d'onda specifica.

Che cosa significa? Un'efficienza quantica più elevata implica maggior sensibilità di rilevamento della luce, particolarmente vantaggiosa per le applicazioni utilizzate in condizioni di scarsa visibilità. Inoltre, alcuni sensori possono essere progettati per una miglior sensibilità a range di lunghezze d'onda diversi. In base all'applicazione, i livelli di efficienza quantica ad alcune lunghezze d'onda possono essere più importanti di altri. Ad esempio, un'efficienza quantica più elevata nel range vicino all'infrarosso (850 - 950nm) è importante nel monitoraggio del traffico in condizioni di scarsa luminosità. Alcuni dei migliori sensori FLIR hanno un picco di efficienza quantica del 70-80% (fare riferimento all'immagine per un esempio grafico). Non esistono sensori con un'efficienza del 100%.

Quali aspetti influenzano il livelli di efficienza quantica? Il design del sensore. I sensori più recenti, come i sensori Pregius Sony, tendono ad avere un'efficienza quantica più elevata.

RUMORE DI LETTURA

Unità di misura: Elettroni (e-)

Definizione: Rumore del sensore in assenza di segnale.

Che cosa significa? Un rumore di lettura inferiore implica maggior nitidezza delle immagini. Tutti i sensori hanno un certo livello di rumore di lettura, provocato dall'apparecchiatura elettronica del sensore. Il rumore di lettura non è influenzato dal tempo di esposizione e non include il rumore shot.

Quali aspetti influenzano il rumore di lettura? Il design del sensore e della telecamera. I sensori più recenti beneficiano di tecniche per la riduzione del rumore di lettura. I produttori possono ridurre ulteriormente il rumore riducendo il clock dei pixel e spegnendo alcune apparecchiature elettroniche in prossimità del sensore.

CAPACITÀ DI SATURAZIONE

Unità di misura: Elettroni (e-)

Definizione: la quantità di carica che un pixel può contenere.

What does this mean? Ogni pixel è come un contenitore che può ospitare elettroni. La capacità di saturazione indica il numero massimo di elettroni che può contenere un singolo pixel e che dipende dalle dimensioni del pixel del sensore. Maggiore è la capacità di saturazione, più il potenziale range dinamico è elevato. Più tale valore è basso, più velocemente il pixel raggiungerà la carica massima. Se tutti i pixel raggiungessero la capacità di saturazione, sullo schermo del monitor apparirebbe un'immagine bianca. Di per sé, la capacità di saturazione non è una misura perfetta con cui stimare le prestazioni del sensore, perché il rumore di lettura e l'efficienza quantica lo influenzano nella determinazione del range dinamico e del rapporto S/R.

Da cosa sono influenzati i risultati? The manufacturer's sensor design. I sensori più recenti, dotati di un design dei pixel migliorato, hanno una capacità di saturazione più elevata. In generale, tuttavia, maggiore è la dimensione dei pixel, più la capacità di saturazione è elevata.

RAPPORTO SEGNALE/RUMORE (o rapporto S/R)

Unità di misura: Decibel (dB) o Bit

Definizione: Rapporto fra il segnale alla saturazione e il rumore alla saturazione. Il rumore alla saturazione è prevalentemente un rumore di shot.

Che cosa significa? Più è elevato questo indice, più l'immagine presenterà contrasto e chiarezza in relazione al rumore. Ad esempio, con un rapporto S/R di 1, l'oggetto sarà indistinguibile dal rumore dell'immagine. Un elevato rapporto segnale/rumore è una specifica importante per le applicazioni in condizioni di scarsissima luminosità, come microscopi in campo oscuro e immagini a fluorescenza. Tutti i sensori del portfolio di telecamere FLIR presentano un rapporto S/R superiore a 35 dB, con il miglior risultato ottenuto superiore a 40 dB.

What affects the results? The sensor and camera manufacturers' designs. Il livelli di rumore di lettura, rumore di shot, efficienza quantica e capacità di saturazione influenzano il rapporto S/R.

RANGE DINAMICO

Unità di misura: Decibel (dB) o Bit

Definizione: Rapporto fra il segnale alla saturazione e il minimo che il sensore è in grado di rilevare.

What does this mean? Più tale valore è elevato, più livelli di scala di grigio saranno presenti nell'immagine. In altre parole, un range dinamico elevato determina la capacità della telecamera di rilevare la massima e la minima intensità di luce (ombre e punti luce). I modelli con range dinamico elevato sono in grado di rilevare più dettagli. Nelle applicazioni all'aperto, dove vengono riprese contemporaneamente zone di luce e zone d'ombra o le telecamere sono esposte a cambiamenti repentini delle condizioni di luminosità, un range dinamico più elevato costituisce un vantaggio.

What affects the results? The sensor and camera manufacturers' designs. Anche il convertitore analogico-digitale (ADC) della telecamera può influenzare il range dinamico, poiché un ADC a bit inferiori può limitarlo.

SOGLIA DI SENSIBILITÀ ASSOLUTA

Unità di misura: Fotone (γ)

Definizione: Numero di fotoni necessari per avere segnale pari al rumore.

What does this mean? Minore è il numero di fotoni, migliore sarà il modo in cui la telecamera sarà in grado di identificare dati utili rispetto al rumore. Questa specifica è più importante per le applicazioni che operano in condizioni di scarsissima illuminazione. Diversamente dai singoli valori di efficienza quantica o rumore di lettura, la soglia di sensibilità assoluta offre una migliore comprensione delle prestazioni con scarsa illuminazione, perché tiene già conto dell'efficienza quantica e del rumore di lettura del sensore, oltre che del rumore di shot.

What affects the results? The sensor and camera manufacturers' designs. La soglia di sensibilità assoluta tiene conto del rumore di lettura, del rumore di shot e dell'efficienza quantica del sensore.

GUADAGNO

Unità di misura: elettroni per ADU a 16 bit (e-/ADU)

Definizione: Parametro che indica quanto deve essere grande il cambiamento negli elettroni per osservare un cambiamento negli ADU a 16 bit (meglio noti come scala di grigi)

What does this mean? Per comprendere meglio queste specifiche, immaginare una tabella delle scale di grigi a 16 biy. 16 bit di grigio equivalgono a 65.535 livelli unici di grigio (vedi immagine). Affinché il sensore possa registrare un salto al livello di grigio successivo, è necessario disporre di un numero specifico di elettroni. Questo è il significato di tale specifica.

What affects the results? The sensor and camera manufacturers' designs. La capacità di saturazione e gli ADU specifici (in questo caso vengono utilizzati i 16 bit) modificheranno i risultati.

Confronto sensori telecamera

Per un confronto approfondito dei nostri modelli USB 3.1 e GigE, scaricare i PDF di confronto sensori. Nota: Questi PDF non includono i grafici relativi all'efficienza quantica.