读出噪声的计算

核心原理

读出噪声 = 在无光、极短曝光下，图像的像素值标准差 → 换算成电子（e⁻）

因为曝光极短：

• 暗电流 ≈ 0
• 光信号 = 0
• 剩下的几乎只有读出噪声

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一、计算步骤

1. 设置相机
   • 盖上镜头，完全无光
   • 曝光时间尽可能短（几微秒～几十微秒）
   • 增益固定
   • 温度稳定
2. 拍 N 张纯黑图（一般 N ≥ 20～50 张）
   • 图 1, 图 2, ..., 图 N
3. 对每个像素位置，求多帧的标准差
   对坐标 (x,y) 的像素：
   

   

4. 对全图所有像素的 σ 取平均
   

   

   这就是ADU 域的读出噪声。
5. 乘以增益（e⁻/ADU），得到电子单位

           

            Gain 一般相机手册会给，单位：e⁻/ADU

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二、最简公式

读出噪声多帧暗图的像素标准差相机增益

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三、为什么要拍多张？

因为：

• 单张图像 = 信号 + 读出噪声 + 暗噪声 + 散粒噪声
• 多张图像求时间上的标准差
  → 只保留随帧变化的随机噪声，也就是读出噪声

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四、什么时候算得准？

满足这 3 条，结果非常准：

1. 曝光极短 → 暗电流可忽略
2. 完全无光 → 无光散粒噪声
3. 多帧平均求 σ → 剔除随机波动