Last updated: 1 November 2024

Pixel-Binning / Decimation (Pixel-Skipping) / Gamma und Digital Shift erklärt

Pixel-Binning und Dekimation sind fortgeschrittene Kamera-Funktionen, die bei ausgewählten Kameras verfügbar sind. Um zu überprüfen, ob diese Funktion für Ihre Kamera verfügbar ist, öffnen Sie den Framerate-Rechner, wie in diesem Artikel über wie man den Bildrate Rechner für Industriekameras verwendet. Überprüfen Sie, ob die Felder BinningHorizontal, BinningVertical, DecimationHorizontal und DecimationVertical im Framerate-Rechner für Ihr Kamera sichtbar sind.

Pixel-Binning / Decimation (Pixel-Skipping) / Gamma und Digital Shift erklärt

Pixel-Binning wird verwendet, um die Lichtempfindlichkeit zu erhöhen und die Bildauflösung zu verringern.
Die Dezimierung, auch Pixel-Skipping genannt, wird verwendet, um die Bildauflösung zu reduzieren, ohne die Größe des Sichtfelds zu verändern.

Pixel-Binning

Pixel-Binning wird verwendet, um die Lichtempfindlichkeit zu erhöhen und die Bildauflösung zu reduzieren. Wenn die Kamera im Pixel-Binning-Modus eingestellt ist, werden mehrere Pixel zusammengefügt, um eine größere Pixelfläche zu bilden, die daher mehr Licht sammelt. Beim Aufnehmen von sich bewegenden Objekten können Sie im Binning-Modus die Belichtung reduzieren, um Bewegungsunschärfe zu vermeiden. Darüber hinaus können Sie in dunklen Umgebungen bessere Bilder aufnehmen.


Der Pixel-Binning-Modus der Kamera reduziert die effektive Auflösung des Kamera-Sensors, da er die Daten mehrerer Pixel zu 1 kombiniert. Bei 2x Binning kombiniert man 2x2 Pixel zu 1 Pixel. Die Auflösung wird um den Faktor 4 reduziert. Bei 4x Binning kombiniert man 4x4 Pixel zu 1 Pixel. Die Auflösung wird um den Faktor 16 reduziert. Als Beispiel nehmen wir eine 12MP Kamera. Die Kamera hat eine Auflösung von 4096x3000 Pixel.


Im 2x2-Binning-Modus beträgt die Ausgabeauflösung 2048 x 1500 Pixel = 3 MP
Im 4x4-Binning-Modus beträgt die Ausgabeauflösung 1024 x 750 Pixel = 0,78 MP
In einigen Fällen wird die Kamera Bildrate erhöht, wenn der Binning-Modus verwendet wird.

Beim Öffnen des Framerate-Rechners sehen Sie, dass der Standardwert für Binning 1 beträgt, was bedeutet, dass kein Binning erfolgt. Sie können auch 2- oder 4-faches Binning auswählen. Wenn Sie 2- oder 4-faches Binning auswählen, müssen Sie die Breite und Höhe der Kamera aktualisieren, da diese reduziert wird. Die Software warnt Sie, diesen Parameter zu ändern, um die korrekte FPS-Ausgabe zu berechnen, siehe Bild unten.

 "Wie die Warnmeldung uns mitteilt, müssen zuerst die Breite und Höhe korrigiert werden, um die korrekte FPS-Ausgabe zu sehen. Im Bild unten haben wir die Breite und Höhe um den Faktor 4 reduziert, und die Warnmeldung ist verschwunden, und wir haben die neue Bildrate der Kamera im Binning-Modus."

Da das FPGA (Prozessor) in der Kamera weiterhin alle Pixel vom Bildsensor lesen muss, bevor die Pixel zusammengeführt werden, sehen wir keinen Anstieg der Bildrate. Einige Bildsensoren haben jedoch die Binning-Funktion integriert, und in diesem Fall kann man einen Anstieg der Bildrate beobachten. 

Wenn wir # Pixel pro mm haben wollen, müssen wir bedenken, dass wir diesen Bereich mit der vollen Sensorauflösung oder mit der neuen reduzierten (gruppierten) Auflösung abdecken.

Beispiel: Wenn unser Bereich ohne Binning 1000 x 750 mm beträgt, können wir ihn mit der vollen Sensorauflösung abdecken, z. B. 4096 x 3000. Wenn wir dies im Binned-Modus (4) tun, werden wir es mit 1024*750 Pixeln abdecken. Im ersten Fall haben wir 4x mehr Pixel pro mm Auflösung, im zweiten Fall haben wir 4x mehr Licht pro Pixel, aber 4x weniger Pixel pro mm.

Seien Sie sich bewusst, dass nicht jede Kamera diese Funktion unterstützt. Für eine Liste mit Kamera-Modellen besuchen Sie unsere Download-Seite.

Dezimierung/ Pixelüberspringen

Die Dezimierung wird verwendet, um die Bildauflösung zu reduzieren und gleichzeitig das Sichtfeld beizubehalten. Eine typische Applikation besteht darin, eine Live-Ansicht des niedrigeren Auflösungsbildes zu haben, um die Kamera Bandbreite zu reduzieren und die Bildrate zu erhöhen. In dem Moment, in dem Sie das Bild aufnehmen möchten, deaktivieren Sie die Dezimierung und erfassen das Bild mit seiner vollen Auflösung.
Im Dezimierungsmodus wird jeder zweite Pixel (2x Dezimierung) oder jeder zweite, dritte und vierte Pixel (4x Binning) verworfen. Dadurch reduzieren Sie die Bildauflösung um den Faktor 4 oder den Faktor 16. Als Beispiel nehmen wir erneut die 12MP Kamera. 
Die Kamera hat eine Auflösung von 4096x3000 Pixel.
Im 2x2-Dezimierungsmodus beträgt die Ausgabeauflösung 2048 x 1500 Pixel = 3 MP
Im 4x4-Dezimierungsmodus beträgt die Ausgabeauflösung 1024 x 750 Pixel = 0,78 MP

Im Gegensatz zur Region of Interest (ROI) hat die Dezimierung keinen Einfluss auf das Sichtfeld.

Je nach Kamera kann es zu einer Erhöhung der FPS kommen.

Seien Sie sich bewusst, dass nicht jede Kamera diese Funktion unterstützt. Für eine Liste mit Kamera-Modellen besuchen Sie unsere Download-Seite.  

Gamma

Die Kamera-Funktion ‚Gamma‘ kann bei unseren fortschrittlichen Kamera-Modellen verwendet werden und wird häufig eingesetzt, um die Helligkeit der Bilder für den Bildschirm, auf dem Sie die Bilder anzeigen, zu verbessern. Die Gamma-Korrektur ist eine nichtlineare Anpassung, die auf jedes Pixel eines Bildes angewendet wird. Sie wird hauptsächlich verwendet, um die lineare Wahrnehmung eines Kamera-Sensors in die nichtlineare Wahrnehmung unserer Augen umzuwandeln. Eine Funktion wird auf jedes Pixel eines Bildes angewendet, wobei der Graustufenwert korrigiert wird. Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten, wie der Gamma-Wert die Bildhelligkeit beeinflussen kann:

  • Gamma <1, das Bild wird heller
  • Gamma = 1, das Bild bleibt unverändert
  • Gamma > 1, das Bild wird dunkler

Um den Gammawert zu ändern, müssen Sie zunächst die Gammakorrektur aktivieren und dann den „GammaValue“ auf einen Wert zwischen 0 und 4 einstellen, um die Helligkeit zu ändern.

Zuerst müssen Sie die Gammakorrektur aktivieren und das Pixelformat auf 10-Bit oder 12-Bit eingestellen. Einige Bildinformationen gehen verloren, wenn die Gammafunktion ohne Bildinformationsverlust erforderlich ist. Vermeiden Sie die Verwendung dieser Funktion im 10-Bit- oder 12-Bit-Pixelformat.

Seien Sie sich bewusst, dass nicht jede Kamera diese Funktion unterstützt. Für eine Liste mit Kamera-Modellen besuchen Sie unsere Download-Seite.

Der maximale Pixelwert Rmax beträgt 255 für 8-Bit-Pixelformate und 1023 für 10-Bit-Pixelformate.

Digitaler Wandel

Die Kamera-Funktion ‚digitaler Shift‘ kann bei unseren fortschrittlichen Kamera-Modellen verwendet werden und wird häufig eingesetzt, um die Helligkeit der Bilder zu verbessern, indem die Helligkeit jedes Pixels einzeln erhöht wird und die binären Werte nach links ‚verschoben‘ werden. Das Setzen des digitalen Shift-Werts auf n führt zu einem logischen Links-Shift um n bei allen Pixelwerten. Dies hat zur Folge, dass jeder Pixelwert mit 2n multipliziert wird. Dies führt zu einem helleren Bild, erhöht jedoch auch das Rauschen.
Wenn der resultierende Pixelwert größer ist als der für das aktuelle Pixelformat maximal mögliche Wert, wird er auf den Maximalwert gesetzt.

Um den digitalen Verschiebungsfaktor zu konfigurieren, ändern Sie den Wert des Parameters „DigitalShift“.
Nicht jedes Modell unterstützt diese Funktion. Wenn Ihr Modell sie nicht Supportet, können Sie den Verstärkungswert ändern, um einen ähnlichen Effekt zu erzielen.

Beispiel für die digitale Verschiebung von 1 und einem 12-Bit-Bild.

Seien Sie sich bewusst, dass nicht jede Kamera diese Funktion unterstützt. Für eine Liste mit Kamera-Modellen besuchen Sie unsere Download-Seite.