在本文中，我们将讨论ccd(电荷耦合设备)中装箱的概念。
这是正在进行的CCD图像传感器系列的第8部分。你可以赶上以下系列的其他内容:
什么是啤酒？结合充电包
ccd以及将其整合到功能系统中的工程师们，在从像素点到读出放大器的过程中，能够很好地防止数千或数百万电子束混在一起。然而，如果出于某种原因我们想从一个像素到与另一个像素的电荷混合的电荷，CCD的结构使得这种易于实现。
有意地将来自单独像素的光产生的电荷组合称为Binning - 虽然我们将电子投入到某种共同箱中。
让我们想想为什么我们要这么做。
烧结的优势
在CCD中利用搭档的优势可以分为两个要点：
- 增加帧率
- 提高信噪比
增加帧率
装箱的一个好处是速度快。装箱就像向下采样;图像数据的分辨率随着装箱次数的增加而降低。
假设我们有一个1000 × 1000像素的传感器。如果我们在激活水平移位寄存器之前将两条线合并为一条线，那么我们将只有500行数据。因此，总的读出时间大约减少了二分之一。
然后，如果我们在水平读出期间将两个像素组合到一个，则我们创建了500像素的线宽，并通过另一个因子缩短读出时间。请记住，这不是作物 - 整个图像仍然在最终数据集中表示，但分辨率较低。
该技术在需要灵活的成像操作的各种应用中是有用的。一个示例是一种数字相机，需要生产高质量的静止图像和低质量的视频。Binning在高帧速率下提供下采样的图像数据，然后使用非流读数以全分辨率获取单个图像。
在该图中，将两个垂直相邻的像素夹住，然后将这些盒的带电分组中的两个沉积在输出节点上，从而产生四个零块。
改进的信噪比(SNR) -对ccd噪声源的额外研究
分拆与数字下采样类似，但不同。例如，如果我们通过消除每隔一行和每隔一个像素来进行下采样，数据就会丢失。我们降低了分辨率，但我们没有做任何事情来改善剩余的数据。
当我们使用bin时，数据并不是简单的丢弃，因为我们结合了相邻像素的电荷。这意味着分箱是在弱光条件下提高信噪比的一种方法。
了解降噪对信噪比的影响是很重要的，为此我们需要了解CCD噪声的本质。我计划在以后的文章中更深入地探讨图像传感器噪声，因此本文仅作简要介绍。
CCD中的主要噪声源是光子噪声，暗噪声和读取噪声。光子噪声和暗噪声成为每个像素中产生的电荷包的一部分。读取噪声包括在将CCD的电荷数据包转换为可用数字数据的过程中引入的所有噪声。
啤酒不是光子噪音或暗噪声的解决方案;例如，当您将电荷数据包组合两个相邻像素时，您只需将一个像素的暗噪声添加到另一个像素的暗噪声。SNR没有改变。
然而，读取噪声的影响可以大大降低，因为外部电子的操作不受装箱的影响。雷竞技最新app那些电路甚至不知道已经被装箱了。如果你将两个接收等量入射光的像素组合起来，你就得到了双倍的信号，并且这个组合的像素在芯片外处理过程中会看到相同数量的读取噪声。因此，信噪比增加了2倍。如果是4个像素，信噪比会增加4倍。
啤酒的极限：不超过你的全部能力
因此，我们可以看到，装箱是一种简单而有效的解决噪声性能的方法。不过，你确实需要进行某种程度的限制——这种提高信噪比的方法有其局限性。
CCD中的每个电荷保持站点都具有完全良好的容量（AKA井深），指定可以包含的最大电子数。垂直分箱移动额外的电子-i.e。，一个以上的像素的值到水平移位寄存器，水平分布在输出节点中移动额外的电子。如果啤酒引入超过完全井容量的充电量，则发生饱和度和图像质量恶化。
实施CCD Binning.
让我们简要介绍一种说明控制信号与分纳之间的关系的时序图。我们将使用示例来自ON Semiconductor的KAI-1003 CCD图像传感器。
下面的图表显示了标准读数的样子。
图中拍摄的图表Kai-1003数据表。
V1和V2脉冲表示垂直移位寄存器活动：像素线朝向水平移位寄存器移动。在H时钟（H1A，H2A等）上，V1 / V2脉冲之后是（高频率）脉冲，其控制水平移位寄存器。每个H时钟循环脉冲一次R（复位）时钟。这是信号清除浮动扩散的电子这样后续像素的充电包就可以移动进来。
下图对应于2×2×2，即将四个相邻像素的正方形组合成一个输出值。
图取自KAI-1003Kai-1003数据表。
V1 / V2脉冲两次，使得两行像素在水平移位寄存器中组合。这完成了垂直衬砌。
水平排盘会出现，因为只有一每一个复位脉冲二H1/H2脉冲——水平移位寄存器将两个像素的电子沉积到浮动扩散中，然后电荷被清除。
结论
拆分是一种有用的技术，允许CCD实现更高的帧率和更高的信噪比。我希望您现在能够理解为什么成像系统要包含装箱，它是如何实现的，以及满井容量带来的限制。
将4个等于像素的信噪比增加2次(噪声均平方根)