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基于小波变换的微光图像降噪方法研究(3)
2.2 EMCCD噪声特性
EMCCD 的噪声来源主要包括5个方面:
(1)光子散粒噪声:光子入射到光敏区的过程是随机的。光敏表面每单位时间接收到光子数不是固定的,而是在一个值附近小幅波动的。光子的散粒噪声由此形成。所以该噪声与频率无关,不会限制电子倍增CCD的动态范围。它是固有噪声,很难进行后续抑制,所以它的存在决定了该器件的噪声极限值。
(2)暗电流噪声:在无光照条件下,CCD中也会产生微弱的电流,它的形成是由于存在热生载流子,所以这些微弱电流与正常状态下的电流存在本质区别。暗电流会一直存在在信号电荷包中,其不仅会产生暗电流噪声,而且会给原始光信号图像附加一层噪声信号图像,从而形成固定图像噪声。暗电流噪声是CCD噪声的重要组成部分,必须加以严格控制。
(3)时钟感生电荷噪声:时钟感生电荷(Clock Induced Charge,简称CIC)是信号电荷在转移过程中碰撞电离产生的一种寄生信号。因此与积分时间没关系。其实所有的CCD中都会产生这种噪声,只不过有些CCD里面的时钟感生电荷噪声会被其他噪声给淹没。但是在EMCCD中,不能忽略这个噪声。因为EMCCD的高增益作用。它主要与器件的工作模式、转移效率和时钟边缘等因素有关。
(4)读出噪声:由输出放大器和后续处理电路产生的,主要包括复位噪声和1/f噪声,服从高斯分布。一般情况下可以近似忽略。
(5)噪声因子:系统因为电子倍增作用而会产生出一些附加的噪声,这个噪声称为倍增噪声,也叫噪声因子。
3 基于小波变换的微光图像降噪算法研究
3.1 EMCCD噪声分布模型
从上节可以得到,EMCCD中的噪声主要由光子散粒噪声、暗电流噪声、时钟感生电荷噪声、读出噪声和噪声因子组成。其中,服从泊松分布的噪声有:光子散粒噪声、时钟感生电荷噪声和暗电流噪声。倍增寄存器会将它们放大,所以该用噪声因子来对他们进行修正,而修正后的噪声服从泊松分布,称为背景信号
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