光子散粒噪声(σS): Shot noise, 该噪声是与落于传感器像素上光子相关的统计噪声。在微观尺度下，光子流到达传感器的行为在时间和空间上都是不均匀的，就像统计高速公路上的车流，有时车流比较密集，过一会又变得稀疏。有时左边的车道密集，过一会右边的车道密集，整体上其统计规律符合泊松分布。光子散粒噪声是与被测信号的高低水平有关的，与传感器温度无关。


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光散粒噪声 （shot noise）




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  • 固定模式噪声 (σF): Fixed-pattern noise（FPN）, 该噪声是由像素的空间不均匀性引起的，CMOS sensor 每个像素内都配置一个电荷电压放大器，每行、每列都有一些晶体管用于控制像素的复位和读出，这些器件的工作参数相对理论值的漂移就构成一种固定模式噪声。另外，坏像素、瑕疵像素也可以视为一种固定模式噪声。FPN效果大致上可以用下面的示意图模拟。


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下图是一个Pixel FPN的实际例子。


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在所有像素中，总会有一些像素相对平均值漂移较大，这些像素称为离群像素（outliers），如下图所示。离群像素的数量能够反映sensor品质的好坏。


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下面两图所示的噪声在sensor中比较常见，并且有专用的名字叫做条带噪声（banding noise），它的一种来源与像素参数和ADC参数的飘移有关，此时它是一种FPN噪声，但有时它是由外部电压不稳定造成的，此时它是一种随机噪声（Troubleshooting Image Quality Problems）。事实上，只有sensor厂家才有条件研究清楚这两种噪声来源的具体比例结构。


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固定模式噪声是固定不变的，与信号高低水平和传感器温度无关，因此可以通过标定的方法减除，在计算噪声时可忽略该项。