EMCCD的自动增益与算法实现(3)
B=f(E，F，T，G)
其中，B为图像亮度，E为入射光强度，F为光圈大小，T为曝光时间，G为信号增益，f为曝光函数。
2.1.场景光强
场景光强是指拍摄环境的光强度。在相同的光通量和相同的时问内，光强越强，则表示光线中包含的光能量就越大，到达感光元件上的光能量也就越大，由此产生的图像就越亮;光强越弱，则表示光线中包含的光能量就越小，到达感光元件上的光能量也就越小，由此产生的图像就越暗。
目前根据场景中光强度分布、明暗对比度高低的情况，将光照环境分为普通光照和特殊光照两种情况[7]:场景中光强分布均匀、明暗对比度低的光照环境称为普通光照;场景中光强分布复杂、明暗对比度高的光照环境称为特殊光照，特殊光照环境常包括背光和强正面光两种。
在自然情况下，场景的光强是由自然光的光强所决定，人们不方便随意自动控制。在不同的场景下甚至在同一个场景但不同的时间下，场景光强也有可能不同。因此，在研究成像系统图像亮度的时候需要考虑不同的场景模式对图像亮度所造成的影响。
2.2.光圈大小
光圈通常是指安装在光学镜头内部的多边形或者圆型，并且面积可变的孔状光栅。它被用来控制镜头的通光量，也即光圈的大小决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少。
光圈大小通常用F值来表示，它的计算公式[8]如下表示:
F=f/d
其中，f是光学镜头的焦距，d是光学镜头的直径。在相同的光强度和相同的时间内，光圈越大，则表示进入感光元件的光线就越多，图像就越亮;光圈越小，则表示进入感光元件的光线就越少，图像就越暗。
光圈大小的控制分为手动控制和自动控制两种方式:手动控制就是指由拍摄者根据环境光强情况，手动设置一个光圈值;自动控制就是指成像系统经过自身的算法计算，根据计算结果自动设置光圈值。通常是通过光圈马达驱动来实现光圈大小的自动设置。
2.3．曝光时间.
曝光时间是指快门打开，成像芯片感光的时间。曝光时间通常用T来表示。在相同的场景光强和相同的光通量(也即相同的光圈值)下，曝光时间越大，则图像就越亮;曝光时间越小，则图像就越暗。因此，为了能得到一个合适的图像亮度，成像系统需要设置一个合适的曝光时间。曝光时间的设置也分成手动设置和自动设置两种方式:手动设置就是由拍摄者根据环境光强情况，手动设置曝光时间的大小;自动设置就是由成像系统经过自身的自动曝光算法计算，根据计算结果自动设置曝光时间的大小。
2.4．信号增益
信号增益的大小通常用dB值来表示。信号增益越大，则图像就越亮，但是由于放大器在放大有效信号的同时一并将噪声放大，因此图像中的噪声也就越多，比如将信号增益从100增加到200，则会使图像的颗粒感增加40%[9];信号增益越小，则图像就越暗，当拍摄环境处于低光照度时，利用放大器的放大特性将有效信号放大，由此可以有效地扩展成像系统的灵敏度。因此，为了能有效地扩展成像系统在低光照度下的灵敏度，同时也为了避免图像中出现大量的噪声，成像系统需要设置合适的信号增益。通常情况下，信号增益被设置在一个较小的范围内，从而保证获得最锐利清晰的图像。
信号增益的设置也分为手动设置和自动设置两种方式[10] (通常是对可变增益放大器的增益进行设置):手动设置是指由拍摄者根据环境光强情况，手动设置一个合适的信号增益;自动设置是指成像系统经过自身的自动增益算法计算，根据计算结果自动设置可变增益放大器的增益。