测试增益、位深与低对比度噪声

本测试要回答的问题

图像更亮、输出位数更多，并不会自动提高缺陷的可见度。选择增益/像素格式的组合之前，先比较归一化对比度和噪声。

这是一份与厂商无关的现场调试方法。更改任何设置之前，请先查阅所用具体型号的相机、镜头、传感器或控制器手册。文中的数值示例表为假设数据，既不是 Deyi Vision 的测量结果，也不是产品规格。

前置条件

使用静止的低对比度缺陷及与之匹配的背景，照明和曝光保持固定。关闭自动增益和图像增强；传感器位深与输出格式要分开记录。

选择增益设置之前，先判断问题出在光子不足、截断、量化，还是处理阈值。这项比较需要稳定的照明和静止且有代表性的特征；运动模糊应放在另一项测试中。在测量路径中关闭各种自动调整和用于显示的色调操作。要分清传感器的转换位深与传输的像素格式不是一回事，因为选择更大的数据容器并不一定带来更多传感器信息。

测试台与记录

准备支持打包数据的原始图像解码程序、完全相同的 ROI，以及每种设置至少 100 帧。记录截断比例、ROI 均值和随时间的波动，而不是显示亮度。

划定对应的缺陷区域和背景区域，排除边界、灰尘和饱和像素，除非饱和本身就是要研究的故障。记录它们的坐标、相机的增益控制项、曝光、像素格式、打包方式、照明状态和原始文件名。适当时保存一组暗图像或低信号图像，用来区分偏置和有用信号。在跨格式比较数字之前，确认分析软件对符号性、打包方式和缩放的解释是正确的。

执行测试

1. 在不改变曝光的情况下，采集低增益的 8 位数据和相机支持的更高位深数据。
2. 在第二个支持的增益下重复，每次更改后都要核实实际格式和解码是否正确。
3. 计算缺陷/背景的均值和噪声，再在同一物理区域上计算 CNR。
4. 把每组数据回放给实际使用的检测算法，并在独立样品上记录漏检和误报。

在不移动靶标的前提下采集固定曝光的系列图像，比较格式或增益时使用相同的入射光。按文档中明确的约定计算各区域的均值和波动，并分别报告跨帧的时间变化和区域内的空间变化，不要悄悄把两者合并。对每一帧应用选定的缺陷判定。再用独立的缺陷件和合格件重复，避免只拿一块干净的参考试片作为批准依据。

假设示例表

下面假设的 CNR 数值采用两个 ROI 标准差的方和根。把 8 位数值按比例换算到 12 位，比值几乎不变。这个筛查用指标不是 EMVA 传感器特性表征，也不是检出保证。

CNR = abs(mean_defect - mean_background) / sqrt(sd_defect^2 + sd_background^2)
8-bit example: abs(108 - 100) / sqrt(3^2 + 3^2) = 1.89
12-bit example: abs(1730 - 1600) / sqrt(48^2 + 48^2) = 1.92

示例中的对比度，用所选两个区域合并后的波动做了归一化。更改数字电平刻度之后数值依然相近，说明了为什么仅凭更多的数值电平并不能证明缺陷分得更开。这些区域统计量中还包含材料纹理、固定模式噪声和照明变化。它们只是针对本次检测的筛查性证据，不是 EMVA 相机特性表征，也不能据此预测每个特征都会有相似的表现。

测试流程

解读证据

按照对比图的流程，使用原始测量数据；只在目视复核时才使用统一的显示方式。自动拉伸的预览图可能让不同的采集结果看起来同样清晰，哪怕它们的信号分布并不相同。检查两个区域附近的直方图，并找出相关特征区域内是否有截断。要让缺陷的极性和空间范围保持可见；良好的平均值可能掩盖一小块与背景已无法区分的关键部分。

故障排查

• 出现意外的条纹或异常巨大的数值，可能说明打包数据解码错误。
• 增益提高后出现截断会破坏对比度；在把更平滑的显示解读为更好的数据之前，先检查直方图。

更改格式后出现意外的跳变，应先检查解码和归一化，再去调整光学部分。如果提高增益后特征电平和波动一起上升，判定稳定性却没有改善，应检查进光量和材料差异。如果合格件上出现被截断的亮斑，应降低相关的曝光或增益，并重复缺陷测试。在弄清光源不稳定的原因之前，不要靠提高判定阈值来掩盖不稳定的照明光源。

验收与交接

选择能满足文档规定的漏检/误报限值、不截断相关细节，并且不超出传输/处理能力的设置。保存原始格式和解码器版本，使比较结果可以复现。

将原始文件、设置、样品标识和判定限值一并归档。请参照下方相关的产品指南与准备指南，与 Deyi Vision 讨论已有文档记录的需求。

依据预先声明的截断、判定稳定性和最小相关缺陷的限值来选择设置，并为两类样品都保留原始数据。通过实际的采集与检测流程验证所选格式，包括判定之前的各种转换。批准时必须把曝光、增益、格式和分析缩放一并写明。之后只要照明、表面状态或解码器发生变化，就需要重新做比较，不能依赖标称的位深标签。