什么是讀出速率

讀出速率定義為串行轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)，即數(shù)字化單個(gè)像素所需的時(shí)間。讀出速率通常以像素/秒為單位（例如，500千像素/秒）。

什么是幀速率

幀速率是CCD/CMOS獲取圖像然后完全讀出該圖像所需時(shí)間的倒數(shù)。幀速率通常以每秒幀數(shù) (fps) 表示。通常，可以根據(jù)像素總數(shù)和讀出速率，結(jié)合總曝光時(shí)間來近似計(jì)算幀速率。例如：

大概的幀速率=1 /（像素?cái)?shù) /數(shù)字化器速率+幀采集時(shí)間）

但是，還有許多其他因素會(huì)對(duì)幀速率產(chǎn)生重大影響，具體取決于操作條件。

為了更好地理解幀速率，我們將定義另外兩個(gè)稱為幀獲取時(shí)間 (FAT) 和幀讀取時(shí)間 (FRT) 的量，它們將考慮所有這些因素。幀率定義為：

真實(shí)的幀速率 = 1 / (幀采集時(shí)間 + 幀讀取時(shí)間)

幀采集時(shí)間 = (清除計(jì)數(shù) × 并行清除時(shí)間) + 快門打開時(shí)間 + 關(guān)閉延時(shí) + 曝光時(shí)間

幀讀取時(shí)間 = 串行清除時(shí)間 + (并行移位時(shí)間 × 并行大小) + (串行丟棄時(shí)間 × 子陣列前后像素) + (串行轉(zhuǎn)換時(shí)間 × 讀取的像素)

清除計(jì)數(shù)和并行清除時(shí)間

根據(jù)應(yīng)用條件，在獲取圖像之前可能需要清除累積電荷的CCD/CMOS陣列。這種累積電荷的來源可以是暗電流，甚至是宇宙射線所導(dǎo)致的。陣列可能需要多次清除才能完全消除電荷。清除計(jì)數(shù)定義為完成電荷清除的次數(shù)，并行清除時(shí)間是完成每次清除所需的時(shí)間。由于只需清除電荷，無需數(shù)字化，因此并行清除時(shí)間比正常讀數(shù)花費(fèi)的時(shí)間更少。

串行清除時(shí)間

在并行寄存器的情況下，有時(shí)可能需要在從并行寄存器傳輸電荷之前清除累積電荷的串行寄存器，這就是串行清除時(shí)間。

并行移位時(shí)間和并行大小

并行移位時(shí)間是在圖像讀出期間將一行像素移入串行寄存器所需的時(shí)間。如果正在執(zhí)行合并，則必須將其乘以超像素的并行大小來得出轉(zhuǎn)移電荷所需的總時(shí)間。

串行丟棄時(shí)間

從CCD讀取子陣列時(shí)，可能需要丟棄ROI之前和之后的像素。串行丟棄時(shí)間是完成此操作所需的時(shí)間。此外，大多數(shù)CCD/CMOS上的串行寄存器在串行陣列的數(shù)據(jù)部分和輸出放大器之間放置了許多像素（通常為20到50）。在讀取數(shù)據(jù)之前必須丟棄這些像素。

影響幀速率的其他因素

在使用相機(jī)時(shí)，一些相機(jī)提供僅傳輸傳感器的部分區(qū)域的能力，這提供了專注于包含與圖像處理相關(guān)的信息的圖像區(qū)域的選項(xiàng)，也就是感興趣區(qū)域（ROI）。

這個(gè)感興趣區(qū)域 (ROI) 有時(shí)可以小到一個(gè)像素。減少由相機(jī)傳輸?shù)膱D像的大小會(huì)減少圖像大小，從而減少每個(gè)圖像所需的帶寬。在配置ROI時(shí)，讀出窗口縮小到與分析相關(guān)的區(qū)域，能夠顯著增加了圖像頻率。

此外，一些具有高效并行讀出設(shè)計(jì)的 CMOS 傳感器還可以在減少水平窗口和垂直窗口時(shí)提高幀讀出速率。例如，如果 CMOS 相機(jī)的分辨率為1000×1000 像素，滿幀速率為100fps，ROI為200×500像素，則只有總像素的1/10需要讀出，因此幀速率增加到近1000 fps。實(shí)際上，從傳感器讀取數(shù)據(jù)還涉及其他延遲，因此與全分辨率幀速率相比，幀速率的增加與分辨率的降低并不完全成正比。

越來越多的相機(jī)允許從傳感器中讀取多個(gè)感興趣區(qū)域 (MROI) 以執(zhí)行多項(xiàng)檢查。當(dāng)只需要非常小的ROI進(jìn)行分析時(shí)，這對(duì)于需要極高精度的高分辨率相機(jī)的應(yīng)用來說尤其有用。甚至有一些允許動(dòng)態(tài)重新定位感興趣的區(qū)域，從而能夠在視野內(nèi)跟蹤對(duì)象。光虎視覺提醒，需要注意的是，一些CCD相機(jī)能夠提供ROI讀出，但是，這只會(huì)減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，而不會(huì)減少傳感器讀出時(shí)間，因?yàn)镃CD總是必須讀出完整的行。

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