工业相机的Pixel Binning和Pixel Skipping

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  • 来源:光虎光电科技(天津)有限公司

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  • 发布时间:2021-11-01 09:08:12

一般图像传感器的不同分辨率都对应着不同的帧率。如果想要提高帧率,就要考虑是否需要缩小视野。若不希望视野缩小,就需要减小分辨率(resolution)。常用的减少分辨率的两种采样方式是:Skipping和Binning。

什么是Binning 和 Skipping

像素Binning用于增加光敏感度并降低图像分辨率。

像素Skipping也称为像素抽取,用于在不改变视场大小的同时降低图像分辨率。

Pixel Binning 的原理介绍

Binning 是一种图像读出模式,将相邻的像元中感应的电荷被加在一起,以一个像素的模式读出。Binning分为水平方向 Binning 和垂直方向Binning,水平方向Binning是将相邻的行的电荷加在一起读出,而垂直方向Binning是将相邻的列的电荷加在一起读出。

Binning这一技术的优点是能将几个像素联合起来作为一个像素使用,在维持视场角(FOV)不变的同时,降低输出分辨率,增加感光面积,提高暗处对光感应的灵敏度。而当行和列同时采用Binning时,图像的纵横比并不改变。在Binning模式下,可以减少曝光以避免运动模糊。

工业相机像素Binning模式会降低相机传感器的有效分辨率,因为它将多个像素的数据合并为1。使用2×合并可以将2×2像素合并为1个像素。分辨率将降低4 倍。使用4×合并将4×4像素合并为1个像素。分辨率将降低 16 倍。

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以12MP工业相机为例。相机的分辨率为4096x3000pixels=12MP。

在2×2像素合并模式下,相机传感器的有效分辨率为   2048x1500pixels=3MP

在4×4像素合并模式下,相机传感器的有效分辨率为1024×750pixels=0.78MP

在某些情况下,使用Binning模式时相机帧率会增加。例如,意大利Alkeria相机在2x2 Binning模式下,帧率从25fps提高至35fps。

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Binning后的整体图像光敏感度提高,如图所示为相同曝光下未Binning模式与2x2 Binning模式下的图像。

Pixel Skipping 的原理介绍

在 Skipping 模式中,通过选取视野中的像素点,抽取指定像素点来降低分辨率。它不会对所有行列的像素点进行采样,这样才能降低图像的分辨率,行列数据是成对读取的。如下图公式是 Skipping 的大小、原始图像的大小和输出图像大小间关系。

可参考下图理解 Skipping 的不同设置:分别为未Skipping采样的原始像素阵列;仅行取样的像素阵列;仅列取样的像素阵列;同时行、列取样的像素阵列。




【来源:光虎视觉内部培训资料】

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