24、数字相机技术与图像数据传输全解析

数字相机技术与图像数据传输全解析

1. 提高数字相机帧率的方法

在数字相机中，图像从相机传输到图像处理计算机的过程涉及像素的曝光、读出和传输，这三个时间段会随着像素数量的增加而变长。因此，减少像素数量是提高帧率的有效方法，常见的有部分扫描和合并两种方式。
- 部分扫描（Partial Scan） ：某些传感器仅允许读出有限部分的像素，这一功能称为部分扫描，被读出的传感器部分称为感兴趣区域（Region of Interest）。当评估所需的所有信息都包含在有限的图像区域内时，使用部分扫描可以提高帧率。
- 合并（Binning） ：合并是将相邻像素的电荷集中到一个“超级像素”中，可在水平、垂直或两个方向上进行。通过合并，像素数量减半或减为四分之一，从而提高帧率。对于一些传感器类型，超级像素的感光面积是单个像素的两倍或四倍，这使得超级像素具有更高的感光度，必要时还可缩短曝光时间。

除了减少像素数量，同时曝光和读出图像数据也能提高帧率。

2. 彩色图像的生成过程

在工业图像处理中，彩色图像的生成需要经过去马赛克、色彩校准、白平衡和输出为可用格式等步骤。
- 去马赛克（Demosaicing） ：工业图像处理中常用带覆盖式彩色滤光片阵列（CFA）的单芯片相机，每个像素通常只能获取三个颜色通道中的一个值，因此需要从相邻像素插值得到另外两个通道的值，这一过程称为去马赛克，通常由相机处理器完成。以拜耳模式（Bayer pattern）为例，一半像素为绿色，四分之一为红色，四分之一为蓝色，因此一半像素的绿色值和四分之三像素的红色