Manchmal ist weniger mehr Subsampling, Binning oder Scaler

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1 Manchmal ist weniger mehr Subsampling, Binning oder Scaler Ihr Sichtfeld soll sich nicht verändern, die Framerate aber erhöhen? Sie benötigen eine kürzere Belichtungszeit? Bei gleichem Sichtfeld reicht Ihnen eine geringere Auflösung? Um die Auflösung zu reduzieren und dasselbe Sichtfeld zu behalten, gibt es je nach Sensormodell verschiedene Möglichkeiten: Subsampling, Binning oder Scaler. Wie aber unterscheiden sich diese? Hintergrund Subsampling Beim Subsampling werden auf dem Sensor beim Auslesen Pixel übersprungen. Dies reduziert die Datenmenge und erhöht die Kamerageschwindigkeit. Das aufgenommene Bild hat eine kleinere Auflösung, zeigt aber das gleiche Sichtfeld (field of view) wie mit voller Auflösung. 2x Subsampling (Monochromsensor) Farbrichtiges 2x Subsampling (Farbsensor) Die meisten Farbsensoren führen ein Farb-Subsampling aus, bei dem die Pixel farbrichtig übersprungen werden. Bauartbedingt führen manchen Mono- 1

2 chromsensoren ebenfalls ein Farb-Subsampling durch. Dies kann bei feinen Bildstrukturen zu leichten Artefakten führen. Andere Monochrom- und Farbsensoren wiederum berücksichtigen das Bayer- Pattern nicht (Monochrom-Subsampling). Dadurch gehen Farbinformationen verloren. Subsampling kann auch in der Pixelvorverarbeitung auf der Kamera gemacht werden. Dieses Verfahren reduziert die Datenmenge pro Bild, erhöht die Framerate aber nicht. Binning Beim Binning werden mehrere Pixel auf dem Sensor zu einem gemeinsamen Wert gemittelt oder addiert: Werden die Werte aufaddiert, erhöht sich die Bildhelligkeit. Werden die Werte gemittelt, verbessert sich das Rauschverhalten des Bildes. Auch dadurch reduziert sich die Datenmenge und die Kamerageschwindigkeit wird erhöht. Das aufgenommene Bild hat eine kleinere Auflösung, zeigt aber das gleiche Sichtfeld wie mit voller Auflösung. 2x Binning (Monochromsensor) Farbrichtiges 2x Binning (Farbsensor) 2

3 Die meisten Farbsensoren führen ein Farb-Binning aus, bei dem jeweils Pixel gleicher Farbe miteinander verrechnet werden. Manche Monochromsensoren führen ebenfalls ein Farb-Binning durch, wodurch leichte Artefakte entstehen können. Andere Monochrom- oder Farbsensoren wiederum verrechnen jeweils benachbarte Pixel ohne das Bayer-Pattern zu berücksichtigen (Monochrom-Binning). Dadurch gehen Farbinformationen verloren. Scaler Ein Sonderfall ist der Scaler der nur in den Modellen UI-124x/UI-324x/UI-524x (e2v EV76C560), UI-125x/UI-325x/UI-525x (e2v EV76C570) und UI-149x/UI- 549x (ON Semiconductor MT9J003) verfügbar ist. Mit dem Scaler kann die Auflösung des Bildes in wählbaren Schritten verkleinert werden, um die Datenmenge zu reduzieren. Das aufgenommene Bild hat eine kleinere Auflösung, zeigt aber das gleiche Sichtfeld wie mit voller Auflösung. Im Gegensatz zu Subsampling oder Binning wird das Bild nahezu stufenlos verkleinert und auch die Bildhelligkeit ändert sich nicht. Bildauflösung im ueye Cockpit einstellen Öffnen Sie die Kameraeigenschaften im ueye Cockpit unter ueye > Eigenschaften. Im Reiter Größe können Sie abhängig vom geöffneten Kameramodell Subsampling, Binning oder Scaler einstellen. Subsampling-Faktor einstellen Binning-Faktor einstellen Scaler-Faktor einstellen 3

4 Tipp: Bildprofile Wenn sich das Sichtfeld oder die Größe des Bildausschnitts ändern darf, können Sie alternativ ein Bildprofil verwenden. Im Reiter Größe können Sie über die Auswahl eines Profils eine vordefinierte Auflösung setzen. Je nach Profil und Sensormodell setzt der Kameratreiber automatisch mittels AOI, Binning, Subsampling oder Scaler die gewünschte Größe, so dass die bestmögliche Bildqualität erreicht wird. Bildprofil verwenden Anwendungsgebiete Für alle drei Verfahren gilt, dass sich in der Anwendung das Sichtfeld nicht ändern darf, aber die Bildauflösung reduziert werden kann. Für Subsampling spricht, dass die Framerate erhöht werden kann ohne dass sich die Bildhelligkeit oder der Kontrast verändert. Der Scaler erlaubt prinzipiell das Gleiche wie Subsampling aber mit feineren Zwischenstufen, wird aber nur von bestimmten Sensoren unterstützt. Ein Vorteil beim Binning ist, dass die Bildhelligkeit erhöht werden kann. Die ist bei Anwendungen von Vorteil, bei denen nicht geblitzt werden kann bspw. bei lichtempfindlichen Proben oder spiegelnden Oberflächen. Auch kann mit einer kürzeren Belichtungszeit gearbeitet werden, was für bewegliche Motive wichtig ist. Fazit Subsampling Binning Scaler Sichtfeld unverändert unverändert unverändert (field of view) Bildauflösung reduziert reduziert reduziert Framerate kann sich erhöhen kann sich erhöhen kann sich erhöhen Bildkontrast unverändert kann sich erhöhen unverändert Bildhelligkeit unverändert kann heller werden unverändert Bildrauschen unverändert kann besser werden unverändert 4

5 Vorteil Nachteil Subsampling Binning Scaler Unabhängig in vertikaler oder horizontaler Richtung einstellbar Pixeldetails gehen verloren Feste Schrittweiten Unabhängig in vertikaler oder horizontaler Richtung einstellbar Unter Umständen sind kürzere Belichtungszeiten möglich. Binning ist hinsichtlich der Bildqualität Subsampling überlegen Feste Schrittweiten Verkleinert das Bild nahezu stufenlos Nur in wenigen Sensormodellen verfügbar Mit den ueye API-Funktionen is_setbinning, is_setsubsampling und is_setsensorscaler oder den ueye.net-klassen Binning, Subsampling und SensorScaler können Sie die Einstellungen für Binning, Subsampling und Scaler abrufen und setzen. Weitere Informationen zu den Einstellungen finden Sie im ueye Handbuch unter Autoren Dana Diezemann, Senior Vision Consultant Marion Gentele, Technische Dokumentation Kontakt IDS Imaging Development Systems GmbH Dimbacher Straße Obersulm Deutschland Tel.: Web: IDS Imaging Development Systems GmbH Weitere TechTipps und Applikationsberichte finden Sie auf unserer Website. 5