Моделирование алиасинга в ПЗС-формирователе сигналов изображений
Год/Year:
2017
№:
3
Серия/Series:
Сложные системы модели, анализ и управление / Complex systems: models, analysis, management
Выпуск/Issue:
3
Начальная страница/First page:
17
Авторы/Authors:
Название:
Моделирование алиасинга в ПЗС-формирователе сигналов изображений
Title:
The aliasing modeling problem for CCD-imagers
Краткое описание:
Современные формирователи сигналов изображений (ФСИ) на базе ПЗС демонстрируют выдающиеся характеристики: разрешающую способность и чувствительность. Но дискретная структура ПЗС вносит нерегулярность, называемую алиасингом, в их функцию передачи контраста ФПК(νΔ) при пространственной частоте ν, близкой к частоте Найквиста. С опорой на компьютерное моделирование статья дает оценки:
– влияния алиасинга на функции передачи контраста как для прямоугольной, так и для синусоидальной штриховых мир;
– уровня вносимых алиасингом шумов;
– искажений сигналов от точечных объектов при их размерах, близких к размеру пикселя Δ.
Функция передачи контраста ФПК(νΔ) здесь оценивается как средняя величина для всей миры. Это дает: ФПК(νΔ) = (sin(πνΔ) / (πνΔ))2 для синусоидальной миры вместо широко используемого в литературе выражения sin(πνΔ) / (πνΔ), пригодного только для оптимальных фаз между изображением и структурой матрицы. Введено и минимальное значение функции передачи контраста, равное sin(2πνΔ) / (2πνΔ), для отражения предельных возможностей ФСИ. Моделирование ФСИ облегчает построение матриц ПЗС со сверхразрешением.
Short description:
Modern CCD-imagers demonstrate outstanding resolution and sensitivity. But the discrete CCD structure introduces irregularities, named aliasing, in their contrast transfer functions CTF(νΔ) at a spacial frequency ν near the Nyquist frequency. Basing on the computer modeling, the paper estimates:
– the aliasing influence on the contrast transfer functions for rectangular and sine-wave gratings;
– the level of introduced by aliasing noises;
– the distortions of point objects at their sizes near the pixel size Δ.
The contrast transfer function CTF(νΔ) is estimated here as an average value for a whole grating’s image. For the sine-wave grating it results in CTF(νΔ) = (sin(πνΔ) / (πνΔ))2 instead of the sin(πνΔ) / (πνΔ), widely used in literature and valid only for an optimal phases between the image and matrix structure. Also here the minimal possible value for the contrast transfer function equal to sin(2πνΔ) / (2πνΔ) is introduced to refl ect the limiting imager’s characteristic. The imager’s modeling helps to create super resolution CCD matrixes.
Ключевые слова:
ПЗС, алиасинг, функция передачи контраста, штриховая мира, частота Найквиста
Keywords:
CCD, aliasing, contrast transfer function, grating, Nyquist frequency
Полная версия/Full version: