技術(shù)支持
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(dòng)模糊。
工業(yè)相機(jī)像素Binning模式會(huì)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。
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(huì)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。
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(huì)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】