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        工業相機的Pixel Binning和Pixel Skipping

        • 作者:

        • 來源:光虎光電科技(天津)有限公司

        • 訪問量:1147

        • 發布時間:2021-11-01 09:08:12

        一般圖像傳感器的不同分辨率都對應著不同的幀率。如果想要提高幀率,就要考慮是否需要縮小視野。若不希望視野縮小,就需要減小分辨率(resolution)。常用的減少分辨率的兩種采樣方式是:Skipping和Binning。

        什么是Binning 和 Skipping

        像素Binning用于增加光敏感度并降低圖像分辨率。

        像素Skipping也稱為像素抽取,用于在不改變視場大小的同時降低圖像分辨率。

        Pixel Binning 的原理介紹

        Binning 是一種圖像讀出模式,將相鄰的像元中感應的電荷被加在一起,以一個像素的模式讀出。Binning分為水平方向 Binning 和垂直方向Binning,水平方向Binning是將相鄰的行的電荷加在一起讀出,而垂直方向Binning是將相鄰的列的電荷加在一起讀出。

        Binning這一技術的優點是能將幾個像素聯合起來作為一個像素使用,在維持視場角(FOV)不變的同時,降低輸出分辨率,增加感光面積,提高暗處對光感應的靈敏度。而當行和列同時采用Binning時,圖像的縱橫比并不改變。在Binning模式下,可以減少曝光以避免運動模糊。

        工業相機像素Binning模式會降低相機傳感器的有效分辨率,因為它將多個像素的數據合并為1。使用2×合并可以將2×2像素合并為1個像素。分辨率將降低4 倍。使用4×合并將4×4像素合并為1個像素。分辨率將降低 16 倍。

        圖片

        以12MP工業相機為例。相機的分辨率為4096x3000pixels=12MP。

        在2×2像素合并模式下,相機傳感器的有效分辨率為   2048x1500pixels=3MP

        在4×4像素合并模式下,相機傳感器的有效分辨率為1024×750pixels=0.78MP

        在某些情況下,使用Binning模式時相機幀率會增加。例如,意大利Alkeria相機在2x2 Binning模式下,幀率從25fps提高至35fps。

        圖片


        Binning后的整體圖像光敏感度提高,如圖所示為相同曝光下未Binning模式與2x2 Binning模式下的圖像。

        Pixel Skipping 的原理介紹

        在 Skipping 模式中,通過選取視野中的像素點,抽取指定像素點來降低分辨率。它不會對所有行列的像素點進行采樣,這樣才能降低圖像的分辨率,行列數據是成對讀取的。如下圖公式是 Skipping 的大小、原始圖像的大小和輸出圖像大小間關系。

        可參考下圖理解 Skipping 的不同設置:分別為未Skipping采樣的原始像素陣列;僅行取樣的像素陣列;僅列取樣的像素陣列;同時行、列取樣的像素陣列。




        【來源:光虎光學內部培訓資料】

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