什么是讀出速率

讀出速率定義為串行轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)，即數(shù)字化單個像素所需的時間。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)合總曝光時間來近似計算幀速率。例如：

大概的幀速率=1 /（像素數(shù) /數(shù)字化器速率+幀采集時間）

但是，還有許多其他因素會對幀速率產(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稱為幀獲取時間 (FAT) 和幀讀取時間 (FRT) 的量，它們將考慮所有這些因素。幀率定義為：

真實的幀速率 = 1 / (幀采集時間 + 幀讀取時間)

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

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

清除計數(shù)和并行清除時間

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。清除計數(shù)定義為完成電荷清除的次數(shù)，并行清除時間是完成每次清除所需的時間。由于只需清除電荷，無需數(shù)字化，因此并行清除時間比正常讀數(shù)花費(fèi)的時間更少。

串行清除時間

在并行寄存器的情況下，有時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，這就是串行清除時間。

并行移位時間和并行大小

并行移位時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)移電荷所需的總時間。

串行丟棄時間

從CCD讀取子陣列時，可能需要丟棄ROI之前和之后的像素。串行丟棄時間是完成此操作所需的時間。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，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，也就是感興趣區(qū)域（ROI）。

這個感興趣區(qū)域 (ROI) 有時可以小到一個像素。減少由相機(jī)傳輸?shù)膱D像的大小會減少圖像大小，從而減少每個圖像所需的帶寬。在配置ROI時，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)計的 CMOS 傳感器還可以在減少水平窗口和垂直窗口時提高幀讀出速率。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感興趣區(qū)域 (MROI) 以執(zhí)行多項檢查。當(dāng)只需要非常小的ROI進(jìn)行分析時，這對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，這只會減少數(shù)據(jù)傳輸時間，而不會減少傳感器讀出時間，因為CCD總是必須讀出完整的行。

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