+7 (495) 646-88-24
Rus

Биннинг

Биннинг - это процесс объединения заряда от соседних пикселей в ПЗС во время считывания. Этот процесс выполняется до оцифровки в микросхеме ПЗС с помощью специализированного управления последовательным и параллельным регистрами. Двумя основными преимуществами биннинга являются улучшенное отношение сигнал / шум (SNR) и возможность увеличивать частоту кадров, хотя и за счет уменьшения пространственного разрешения.

Чтобы понять процесс, рассмотрим пример биннинга 2 × 2, показанный ниже. Как и при нормальной работе, заряд интегрируется в отдельные пиксели, в то время как ПЗС подвергается воздействию света. Во время параллельного считывания заряд из двух строк пикселей, а не из одной строки, сдвигается в последовательный регистр. Затем заряд сдвигается из последовательного регистра, по два пикселя за раз, в суммирующую лунку. Затем он поступает на выходной усилитель, где он преобразуется в напряжение перед передачей вне кристалла для дальнейшего усиления и оцифровки. Эта процедура повторяется до тех пор, пока весь массив не будет считан. В результате каждое событие считывания из суммирующей лунки содержит собранный заряд из четырех пикселей на ПЗС. Следует отметить, что камеры Teledyne Photometrics имеют возможность выполнять объединение в любые произвольные пиксели MxN (суперпиксели) с помощью простого программного управления.

 

Binning

 

Поскольку как последовательный регистр, так и суммирующая ячейка накапливают заряд от нескольких пикселей во время группировки, они должны иметь достаточную емкость для предотвращения насыщения. В высокопроизводительных ПЗС последовательный регистр обычно имеет емкость заряда в два раза больше, чем у параллельных регистров, а сумма суммирования вдвое больше, чем у последовательного регистра. Однако спецификации конкретной используемой ПЗС должны быть отмечены и поняты перед использованием метода биннинга. Это особенно верно при работе на уровнях высокой освещенности, где насыщение может привести к ошибочному сбору данных.

Основным преимуществом биннинга является более высокий SNR из-за уменьшения вклада шума чтения Шум считывания CCD добавляется во время каждого события считывания, и при нормальной работе шум считывания будет добавляться к каждому пикселю. Тем не менее, в режиме бинирования шум чтения добавляется к каждому суперпикселю, который имеет объединенный сигнал из нескольких пикселей. В идеальном случае это приводит к улучшению SNR, равному коэффициентам биннинга (4x в приведенном выше примере). На рисунке ниже показан эффект биннинга 2 × 2 для четырехпиксельной области. В этом примере предполагается, что в каждом пикселе собрано 10 фотоэлектронов, а шум считывания составляет 10 электронов. Если эта область считывается в обычном режиме, SNR будет 1: 1, и сигнал будет потерян в шуме. Однако при биннинге 2 × 2 SNR становится 4: 1, что достаточно для наблюдения этого слабого сигнала.

 

 

В отличие от шума чтения, темновой токовый шум не уменьшается с помощью биннинга, поскольку каждый пиксель будет вносить темновой токовый шум в суперпиксель. Чтобы гарантировать, что шум темнового тока не понижает ОСШ во время биннинга, важно, чтобы ПЗС был достаточно охлажден, чтобы уменьшить шум темнового тока до незначительного уровня относительно шума считывания.

Одним из наиболее распространенных применений биннинга является спектроскопия. В спектроскопических ПЗС-системах дисперсные изображения с прорезями лежат вдоль столбцов ПЗС (перпендикулярно последовательному регистру), а полученные в результате изображения затем группируются вдоль столбцов. Таким образом, биннинг обеспечивает заметное увеличение SNR без потери спектрального разрешения. Пространственное разрешение теряется вдоль оси щели, но это, как правило, не является проблемой.

Другое использование биннинга - увеличение частоты кадров. Поскольку самый медленный шаг в последовательности считывания - это оцифровка заданного пикселя, биннинг может использоваться для увеличения эффективной общей частоты кадров данной системы. Таким образом, изображения с высоким разрешением и низким разрешением могут быть получены, когда требуется высокая скорость (например, при фокусировке), и полнокадровые изображения с высоким разрешением могут быть получены, когда требуется максимальное разрешение. Поскольку все это можно контролировать с помощью программного обеспечения, цифровые камеры Teledyne Photometrics чрезвычайно гибки и могут использоваться в самых разнообразных приложениях для аналитических изображений.

 

© 2013 -2020 ООО «Камера Ай-Кью»
Отправить заявку
Нажимая кнопку "Отправить", я даю согласие на обработку моих персональных данных в соответствии с условиями Пользовательского Соглашения