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技术贴四:如何选择适合你的成像系统:分辨率和像素合并
人阅读 发布时间:2019-12-05 14:31
分辨率(Resolution)作为数码成像设备的一个重要参数,想必大家并不陌生。简单而言,相机的分辨率指的是感光芯片上像素点的数量。如图一所示,左侧的感光芯片为25个像素(5*5),而右侧的为100个像素(10*10)。芯片上的像素点越多,分辨率就越高,图片则更为细致。
(图一:感光芯片分辨率)
像 素 合 并
接下来,我们再来学习一下感光芯片的像素合并(Binning)功能。如图二所示,感光芯片的原始分辨率为16(4x4)像素。启用 2x2 的 Binning 模式,相当于将4个像素作为一个像素的模式读出,以这种模式拍摄可以将4个像素点所采集的信号叠加,相机灵敏度可以提升至原始输出的4倍,但是输出的图像分辨率却为原始分辨率的四分之一。同理,采用4x4的 Binning 模式,相机灵敏度可提升至原始输出的16倍,但图像分辨率降至原始分辨率的十六分之一。
(图二:Binning 模式)
Binning 模式会不会对图像的信噪比产生影响呢?答案是肯定的,首先回忆一下信噪比(点击此处可查看原文):
在 2x2 Binning 模式下:
1. 信号提升至原先的4倍;
2. 信号的量子特性会产生散粒噪声,信号越强,散粒噪声越大:
3. 读出噪声是电子转换为数字信号时所产生的噪声,像素合并不会对它产生影响,读出噪声保持不变;
4. 暗电流指的是每个像素每秒产生的电子数,像素合并的同时会叠加暗电流噪声,因此暗电流噪声为原先的4倍。
综上所述,在2x2 的Binning 模式下,信噪比将提升2倍以上。
应 用 场 景
在化学发光的应用中,是不是相机的分辨率越高就越好呢?这取决于我们的应用场景。先来对比一下两张WB的实验结果(如图三所示):
(图三:高分辨率和低分辨率)
同样大小的两张图片,高分辨率图片的条带边缘平滑,而低分辨率则出现虚化。如果我们要将wb的实验结果印刷在海报上,那么我们需要高分辨率的大图确保条带的边缘不会虚化,但是如果我们投递文献或者验证一下实验结果,我们可以牺牲高分辨率选择使用Binning模式提高相机灵敏度,提高信噪比并快速获得实验结果。
上海勤翔 ChemiScope 系列化学发光成像系统提供 1x1,2x2,4x4 的拍摄模式,相机物理分辨率为 605 万像素,原始分辨率可适用于将实验结果打印在大型海报上。如果使用4x4的高灵敏度拍摄模式,我们可以将相机灵敏度提高16倍,信噪比提高4倍以上,图像分辨率约40万像素,迅速获得实验结果的同时,满足在各大期刊上发布文献的需要。
总 结 一 下
1. 相机的分辨率指的是感光芯片上像素点的数量;
2. 采用 Binning 模式会产生以下几点效应:
- 相机灵敏度的提升;
- 图像信噪比的增加;
- 图像分辨率的下降。
3. 选择何种 Binning 模式,取决于具体的应用场景。