什么是讀出速率

讀(du)出速率定義為串(chuan)行轉換時間(jian)的倒數(shu)(shu)，即數(shu)(shu)字化單個像素所需的時間(jian)。讀(du)出速率通常以像素/秒為單位（例(li)如，500千像素/秒）。

什么是幀速率

幀速率是(shi)CCD/CMOS獲取(qu)圖(tu)像然(ran)后(hou)完(wan)全讀出該圖(tu)像所需(xu)時間(jian)的倒數(shu)。幀速率通(tong)常以每秒幀數(shu) (fps) 表示。通(tong)常，可以根據像素總數(shu)和讀出速率，結合總曝光時間(jian)來近似計算幀速率。例如：

大概的幀(zhen)速率=1 /（像素數 /數字(zi)化器速率+幀(zhen)采集時間(jian)）

但是，還有許多其他因(yin)素會(hui)對幀速率產生重大影響(xiang)，具體取決于操作條(tiao)件。

為(wei)(wei)了更(geng)好地理解(jie)幀速率，我們(men)將定義另(ling)外兩個稱為(wei)(wei)幀獲(huo)取時間(jian) (FAT) 和幀讀取時間(jian) (FRT) 的量，它們(men)將考慮所有這些(xie)因素。幀率定義為(wei)(wei)：

真實的幀(zhen)速率 = 1 / (幀(zhen)采集時間(jian) + 幀(zhen)讀取(qu)時間(jian))

幀采(cai)集時(shi)間(jian)(jian)(jian) = (清除計(ji)數 × 并行清除時(shi)間(jian)(jian)(jian)) + 快門打開時(shi)間(jian)(jian)(jian) + 關(guan)閉延(yan)時(shi) + 曝光時(shi)間(jian)(jian)(jian)

幀(zhen)讀取(qu)時間(jian) = 串(chuan)(chuan)行(xing)清除時間(jian) + (并行(xing)移位時間(jian) × 并行(xing)大小) + (串(chuan)(chuan)行(xing)丟棄時間(jian) × 子陣列前后像素) + (串(chuan)(chuan)行(xing)轉換(huan)時間(jian) × 讀取(qu)的像素)

清除計數和并行清除時間

根據(ju)應用條(tiao)件(jian)，在(zai)獲(huo)取圖像之前可(ke)能(neng)需(xu)要清除(chu)(chu)(chu)累積電(dian)荷(he)的(de)CCD/CMOS陣(zhen)列(lie)。這種累積電(dian)荷(he)的(de)來(lai)源(yuan)可(ke)以是暗電(dian)流(liu)，甚至是宇宙射(she)線所導致的(de)。陣(zhen)列(lie)可(ke)能(neng)需(xu)要多(duo)次(ci)清除(chu)(chu)(chu)才(cai)能(neng)完全消除(chu)(chu)(chu)電(dian)荷(he)。清除(chu)(chu)(chu)計數定義為完成(cheng)電(dian)荷(he)清除(chu)(chu)(chu)的(de)次(ci)數，并(bing)行清除(chu)(chu)(chu)時間是完成(cheng)每次(ci)清除(chu)(chu)(chu)所需(xu)的(de)時間。由于只需(xu)清除(chu)(chu)(chu)電(dian)荷(he)，無需(xu)數字化，因此(ci)并(bing)行清除(chu)(chu)(chu)時間比正常讀數花費的(de)時間更少。

串行清除時間

在并(bing)行寄存器的(de)情況下，有(you)時可能需要在從并(bing)行寄存器傳輸電荷之前(qian)清除累積(ji)電荷的(de)串(chuan)(chuan)行寄存器，這就是串(chuan)(chuan)行清除時間(jian)。

并行移位時間和并行大小

并行(xing)(xing)移位時間(jian)是在(zai)圖像讀出期間(jian)將一行(xing)(xing)像素移入串行(xing)(xing)寄存器所(suo)需(xu)(xu)的時間(jian)。如果(guo)正在(zai)執行(xing)(xing)合并，則必(bi)須將其乘以超(chao)像素的并行(xing)(xing)大小來得(de)出轉(zhuan)移電荷所(suo)需(xu)(xu)的總時間(jian)。

串行丟棄時間

從CCD讀(du)取子陣(zhen)列(lie)時，可能需(xu)要丟(diu)棄(qi)ROI之(zhi)前和之(zhi)后(hou)的像素(su)(su)。串行(xing)丟(diu)棄(qi)時間是完成此操(cao)作所需(xu)的時間。此外，大(da)多數CCD/CMOS上的串行(xing)寄存(cun)器(qi)在串行(xing)陣(zhen)列(lie)的數據部(bu)分和輸(shu)出放大(da)器(qi)之(zhi)間放置了許多像素(su)(su)（通常為(wei)20到50）。在讀(du)取數據之(zhi)前必須丟(diu)棄(qi)這(zhe)些像素(su)(su)。

影響幀速率的其他因素

在使用相(xiang)機時，一些(xie)相(xiang)機提供(gong)僅傳輸傳感(gan)器(qi)的(de)(de)部分區(qu)(qu)域的(de)(de)能力，這提供(gong)了(le)專注(zhu)于包含與圖像處(chu)理相(xiang)關的(de)(de)信息的(de)(de)圖像區(qu)(qu)域的(de)(de)選項，也(ye)就是感(gan)興趣區(qu)(qu)域（ROI）。

這個(ge)感興趣區域(yu)(yu) (ROI) 有時(shi)可以小(xiao)到一個(ge)像素。減少(shao)由相機傳(chuan)輸(shu)的(de)圖像的(de)大小(xiao)會(hui)減少(shao)圖像大小(xiao)，從而(er)減少(shao)每個(ge)圖像所需的(de)帶(dai)寬。在配置ROI時(shi)，讀出窗口縮小(xiao)到與分析相關的(de)區域(yu)(yu)，能(neng)夠顯(xian)著增加了圖像頻率。

此(ci)(ci)外，一些具有(you)(you)高(gao)(gao)效(xiao)并(bing)行讀出(chu)設計的(de) CMOS 傳感(gan)器(qi)還可(ke)以在減少水平窗口(kou)和(he)垂直窗口(kou)時提(ti)高(gao)(gao)幀(zhen)讀出(chu)速(su)率。例如(ru)，如(ru)果(guo) CMOS 相(xiang)(xiang)機的(de)分(fen)辨率為(wei)(wei)1000×1000 像(xiang)(xiang)素，滿幀(zhen)速(su)率為(wei)(wei)100fps，ROI為(wei)(wei)200×500像(xiang)(xiang)素，則只有(you)(you)總(zong)像(xiang)(xiang)素的(de)1/10需要讀出(chu)，因此(ci)(ci)幀(zhen)速(su)率增(zeng)加(jia)到近1000 fps。實際上，從傳感(gan)器(qi)讀取數據還涉及其他延遲，因此(ci)(ci)與全分(fen)辨率幀(zhen)速(su)率相(xiang)(xiang)比(bi)，幀(zhen)速(su)率的(de)增(zeng)加(jia)與分(fen)辨率的(de)降低并(bing)不完全成正(zheng)比(bi)。

越(yue)來越(yue)多的(de)(de)相(xiang)機允(yun)許從傳感(gan)(gan)器(qi)中讀(du)取多個感(gan)(gan)興(xing)趣區域 (MROI) 以執行(xing)(xing)多項檢查。當只(zhi)需要非常小的(de)(de)ROI進(jin)行(xing)(xing)分析時(shi)，這(zhe)(zhe)對于需要極高(gao)精度的(de)(de)高(gao)分辨(bian)率(lv)相(xiang)機的(de)(de)應用(yong)來說尤其有用(yong)。甚至有一些允(yun)許動(dong)態(tai)重新定位感(gan)(gan)興(xing)趣的(de)(de)區域，從而能(neng)(neng)夠在(zai)視野內跟蹤對象。光(guang)虎(hu)視覺提醒，需要注意的(de)(de)是，一些CCD相(xiang)機能(neng)(neng)夠提供ROI讀(du)出，但是，這(zhe)(zhe)只(zhi)會減(jian)少數據傳輸時(shi)間(jian)(jian)，而不會減(jian)少傳感(gan)(gan)器(qi)讀(du)出時(shi)間(jian)(jian)，因(yin)為CCD總是必須讀(du)出完(wan)整的(de)(de)行(xing)(xing)。

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