| 講演名 | 2023-02-02 ［招待講演］ディジタル撮像における光ショット雑音の功罪 高村 誠之(法政大), |
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| 抄録(和) | CMOSイメージセンサにおいてはイメージセンサの三大雑音のうち暗電流雑音と読出し雑音の低減は肯定的解決をみたとされ、残る雑音要因は光ショット雑音のみとなっている。このような雑音を低減するために、静止シーンを多数回ディジタル撮像し加算平均を施すことで雑音を低減する処理が広く行われており、諧調数増加、画質改善、符号化効率改善等に有用である。本稿では、画像に重畳する雑音で支配的かつ不可避な光ショット雑音について理論的に考察し、加算平均処理では真値に近づけない場合があることを示す。また従来の加算平均に対し理論値に基づいた補正を施すことで、真値に対するMSEを1/10〜1/40に減らし、さらに光ショット雑音の存在を逆手に取り、例えば10bitシステムの場合の上限値1023を超えた1037程度に相当する明るさまでセンシングできることを示す。 |
| 抄録(英) | In CMOS image sensors, the reduction of dark current noise and readout noise, two of the three major image sensor noises, have been positively resolved, leaving only optical shot noise as the remaining noise factor. In order to reduce such noise, a process to reduce noise by digitally capturing a still scene many times and applying additive averaging is widely used, which is useful for increasing the number of gradations, improving image quality, and improving coding efficiency. In this paper, we theoretically consider optical shot noise, which is the dominant and unavoidable noise superimposed on images, and show that additive averaging may not approach the true value. Furthermore, by applying a correction based on theoretical values to conventional additive averaging, we show that the MSE can be reduced to 1/10 to 1/40 compared to additive averaging, and that, by taking advantage of the existence of optical shot noise, it is possible to sense brightness equivalent to about 1037, which exceeds the upper limit of 1023 in a 10-bit system, for example. |
| キーワード(和) | 雑音低減 / 加算平均 / 光ショット雑音 / ポアソン分布 |
| キーワード(英) | Noise reduction / Additive averaging / Optical shot noise / Poisson distribution |
| 資料番号 | IE2022-57 |
| 発行日 | 2023-01-26 (IE) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | IE |
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| 開催期間 | 2023/2/2(から1日開催) |
| 開催地（和） | 国立情報学研究所 |
| 開催地（英） | NII |
| テーマ（和） | 画像工学一般 |
| テーマ（英） | Image Processing |
| 委員長氏名（和） | 児玉 和也(NII) |
| 委員長氏名（英） | Kazuya Kodama(NII) |
| 副委員長氏名（和） | 坂東 幸浩(NTT) / 山崎 俊彦(東大) |
| 副委員長氏名（英） | Hiroyuki Bandoh(NTT) / Toshihiko Yamazaki(Univ. of Tokyo) |
| 幹事氏名（和） | 海野 恭平(KDDI総合研究所) / 福嶋 慶繁(名工大) |
| 幹事氏名（英） | Kyohei Unno(KDDI Research) / Norishige Fukushima(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 岩村 俊輔(NHK) / 工藤 忍(NTT) |
| 幹事補佐氏名（英） | Shunsuke Iwamura(NHK) / Shinobu Kudo(NTT) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Image Engineering |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ［招待講演］ディジタル撮像における光ショット雑音の功罪 |
| サブタイトル（和） | 真の明るさの取得を目指して |
| タイトル（英） | [Invited Talk] The merits and demerits of the optical shot noise in digital imaging |
| サブタイトル（和） | Toward acquisition of true brightness |
| キーワード(1)（和/英） | 雑音低減 / Noise reduction |
| キーワード(2)（和/英） | 加算平均 / Additive averaging |
| キーワード(3)（和/英） | 光ショット雑音 / Optical shot noise |
| キーワード(4)（和/英） | ポアソン分布 / Poisson distribution |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 高村 誠之 / Seishi Takamura |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 法政大学(略称：法政大) Hosei University(略称：Hosei Univ.) |
| 発表年月日 | 2023-02-02 |
| 資料番号 | IE2022-57 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | IE-376 |
| ページ範囲 | pp.21-24(IE), |
| ページ数 | 4 |
| 発行日 | 2023-01-26 (IE) |