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技術(shù)支持

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工業(yè)相機(jī)的Pixel Binning和Pixel Skipping

  • 來源:光虎

一般圖像傳感器的不同分辨率都對應(yīng)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(shí)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(yīng)的電荷被加在一起,以一個(gè)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(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能將幾個(gè)像素聯(lián)合起來作為一個(gè)像素使用,在維持視場角(FOV)不變的同時(shí),降低輸出分辨率,增加感光面積,提高暗處對光感應(yīng)的靈敏度。而當(dāng)行和列同時(shí)采用Binning時(shí),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(yùn)動模糊。

工業(yè)相機(jī)像素Binning模式會降低相機(jī)傳感器的有效分辨率,因?yàn)樗鼘⒍鄠€(gè)像素的數(shù)據(jù)合并為1。使用2×合并可以將2×2像素合并為1個(gè)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(gè)像素。分辨率將降低 16 倍。

圖片

以12MP工業(yè)相機(jī)為例。相機(jī)的分辨率為4096x3000pixels=12MP。

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

在4×4像素合并模式下,相機(jī)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(shí)相機(jī)幀率會增加。例如,意大利Alkeria相機(jī)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(diǎn),抽取指定像素點(diǎn)來降低分辨率。它不會對所有行列的像素點(diǎn)進(jìn)行采樣,這樣才能降低圖像的分辨率,行列數(shù)據(jù)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(guān)系。

可參考下圖理解 Skipping 的不同設(shè)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(shí)行、列取樣的像素陣列。




【來源:光虎光學(xué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】

光虎光學(xué)專業(yè)生產(chǎn)由德國設(shè)計(jì)的工業(yè)鏡頭。
以高精度雙遠(yuǎn)心鏡頭為核心,涵蓋高性能FA定焦鏡頭、變倍鏡頭等產(chǎn)品。
可實(shí)現(xiàn)為客戶定制化研發(fā)生產(chǎn)。光虎光學(xué)還代理歐美日機(jī)器視覺全系列產(chǎn)品。
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