測試增益、位元深度與低對比度雜訊

本測試要回答的問題

影像更亮、輸出位元數更多，並不會自動提高瑕疵的可見度。選擇增益/像素格式的組合之前，先比較正規化對比度和雜訊。

這是一份與廠商無關的現場調機方法。更改任何設定之前，請先查閱所用具體型號的相機、鏡頭、感測器或控制器手冊。文中的數值範例表為假設資料，既不是 Deyi Vision 的量測結果，也不是產品規格。

前置條件

使用靜止的低對比度瑕疵及與之對應的背景，照明和曝光保持固定。關閉自動增益和影像增強；感測器位元深度與輸出格式要分開記錄。

選擇增益設定之前，先判斷問題出在光子不足、截斷、量化，還是處理閾值。這項比較需要穩定的照明和靜止且具代表性的特徵；動態模糊應放在另一項測試中。在量測路徑中關閉各種自動調整和用於顯示的色調操作。要分清感測器的轉換位元深度與傳輸的像素格式不是一回事，因為選擇更大的資料容器並不一定帶來更多感測器資訊。

測試台與紀錄

準備支援打包資料的原始影像解碼程式、完全相同的 ROI，以及每種設定至少 100 個影格。記錄截斷比例、ROI 均值和隨時間的波動，而不是顯示亮度。

劃定對應的瑕疵區域和背景區域，排除邊界、灰塵和飽和像素，除非飽和本身就是要研究的故障。記錄它們的座標、相機的增益控制項、曝光、像素格式、打包方式、照明狀態和原始檔名。適當時儲存一組暗影像或低訊號影像，用來區分偏移量與有用訊號。在跨格式比較數字之前，確認分析軟體對符號性、打包方式和縮放的解釋是正確的。

執行測試

1. 在不改變曝光的情況下，擷取低增益的 8 位元資料和相機支援的更高位元深度資料。
2. 在第二個支援的增益下重複，每次變更後都要確認實際格式和解碼是否正確。
3. 計算瑕疵/背景的均值和雜訊，再在同一物理區域上計算 CNR。
4. 把每組資料回放給實際使用的檢測演算法，並在獨立樣品上記錄漏檢和誤報。

在不移動標靶的前提下擷取固定曝光的系列影像，比較格式或增益時使用相同的入射光。依文件載明的慣例計算各區域的均值和波動，並分別報告跨影格的時間變化和區域內的空間變化，不要悄悄把兩者合併。對每個影格套用選定的瑕疵判定。再用獨立的瑕疵件和合格件重複，避免只拿一塊乾淨的參考試片作為核准依據。

假設範例表

下面假設的 CNR 數值採用兩個 ROI 標準差的方和根。把 8 位元數值按比例換算到 12 位元，比值幾乎不變。這項篩選用指標不是 EMVA 感測器特性量測，也不是檢出保證。

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

範例中的對比度，用所選兩個區域合併後的波動做了正規化。更改數位位準刻度之後數值依然相近，說明了為什麼僅憑更多的數值位準並不能證明瑕疵分得更開。這些區域統計量中還包含材料紋理、固定模式雜訊和照明變化。它們只是針對本次檢測的篩選性佐證，不是 EMVA 相機特性量測，也不能據此預測每個特徵都會有相似的表現。

測試流程

解讀證據

依照對照圖的流程，使用原始量測資料；只在目視複核時才使用統一的顯示方式。自動拉伸的預覽影像可能讓不同的擷取結果看起來同樣清晰，哪怕它們的訊號分布並不相同。檢查兩個區域附近的直方圖，並找出相關特徵區域內是否有截斷。要讓瑕疵的極性和空間範圍保持可見；良好的平均值可能掩蓋一小塊與背景已無法區分的關鍵部分。

故障排除

• 出現意外的條紋或異常巨大的數值，可能說明打包資料解碼錯誤。
• 增益提高後出現截斷會破壞對比度；在把更平滑的顯示解讀為更好的資料之前，先檢查直方圖。

變更格式後出現意外的跳變，應先檢查解碼和正規化，再去調整光學部分。如果提高增益後特徵位準和波動一起上升，判定穩定性卻沒有改善，應檢查進光量和材料差異。如果合格件上出現被截斷的亮斑，應降低相關的曝光或增益，並重複瑕疵測試。在弄清光源不穩定的原因之前，不要靠提高判定閾值來掩蓋不穩定的照明光源。

驗收與交接

選擇能滿足文件規定的漏檢/誤報限值、不截斷相關細節，並且不超出傳輸/處理能力的設定。儲存原始格式和解碼器版本，使比較結果可以重現。

將原始檔案、設定、樣品識別碼和判定限值一併歸檔。請參照下方相關的產品指南與準備指南，與 Deyi Vision 討論已有文件記載的需求。

依據預先宣告的截斷、判定穩定性和最小相關瑕疵的限值來選擇設定，並為兩類樣品都保留原始資料。透過實際的取像與檢測流程驗證所選格式，包括判定之前的各種轉換。核准時必須把曝光、增益、格式和分析縮放一併寫明。之後只要照明、表面狀態或解碼器發生變化，就需要重新做比較，不能依賴標稱的位元深度標籤。