图像传感器的缩放模式
一、像素排列结构
一般来说，sensor 的 RGB 数据排列如图1 所示，部分行、列数据是无效的，只取中间有效像素（ active pixel ）部分，实际上sensor 获取的数据也是如此存储的。以 OV2740 为例，sensor 有 1936*1112 个感光点，中间可输出的有效像素点有 1936*1096 个。而最终输出的像素点为 1920*1080 个，其余边缘的像素点可用来做其他后续处理。每个像素点获取到 RGB 颜色中的一种，部分感光点数据被视为无效。通过 AMP 放大、 ADC 转换，最后输出 RAW 数据到 DSP 。
传感器阵列的设计是基于一个具有逐行传输的场集成读出系统和一个具有同步像素读出方案的电子快门。
图1
二、两种缩放模式
我们都知道，一般图像传感器的不同分辨率都对应着不同的帧率。如果想要提高帧率，就要考虑是否需要缩小视野。若不希望视野缩小，就需要减小分辨率（resolution）。 常用的减少分辨率的两种采样方式是： Skipping 和 Binning。
1、Skipping
在 Skipping 模式中,通过选取视野中的像素点，抽取指定像素点来降低分辨率。它不会对所有行列的像素点进行采样，这样才能降低图像的分辨率,行列数据是成对读取的。图2公式是 Skipping 的大小、原始图像的大小和输出图像大小间关系。
图2
可参考下图理解 Skipping 的不同设置：图3 为未Skipping 采样的原始像素阵列，图4 为仅行取样的像素阵列，图5 为仅列取样的像素阵列，图6 为同时行、列取样的像素阵列。
图3 
图4
图5 
图6
2、Binning
Binning是一种图像读出模式，将相邻的像元中感应的电荷被加在一起，以一个像素的模式读出。Binning 分为水平方向 Binning 和垂直方向 Binning ，水平方向 Binning 是将相邻的行的电荷加在一起读出，而垂直方向 Binning 是将相邻的列的电荷加在一起读出。
Binning这一技术的优点是能将几个像素联合起来作为一个像素使用，在维持视场角（ FOV ）不变的同时，降低输出分辨率，增加感光面积，提高暗处对光感应的灵敏度。而当行和列同时采用 Binning 时，图像的纵横比并不改变。
可参考OV2740 的 Binning 模式即（图7），理解 Binning 的原理：
图7
一般来说，OV 的 sensor 均支持 binning 模式。想要使用 binning 模式，需要设置相关寄存器（以 OV2740 为例），如 0x3814-0x3815 , 0x3821 , 0x382a-0x382b。
本篇文章只是简单介绍了图像传感器的两种缩放模式，如果有问题需要交流，请在博文下提问。
【参考文献】
OV2740-OV2241-Product-Specification-CSP_Version-2-1_WPI-Inernational-Ltd
评论