Pixel Binning

Icke_Wa?! schrieb:
> Hallo alle miteinander,
>
> da ich mich gefühlt grade totgesucht habe nach der Antwort hier mal die
> Frage an die Bildverarbeitungsprofis.
>
> Und zwar würde ich gerne wissen, wie genau das Binning bei Pixeln
> funktioniert.

Hardware- oder Softwarebinning?
Sensoren können in der regel so ausgelesen werden, das fürs binning 
Pixel ausgelassen werden. Ein Blick ins Datenblatt verrät ob es 
benachtbarte oder nach dem bayer-Filter passende sind. Bei 
Software-binning  musst du dir selbst die Pixel zusammensuchen die do 
weglassen willst. Jedes zweite Grüne wäre das Einfachste.


Das sollte aber nur für Raw-Daten gelten. Die Pixeldate aus dem sensor 
werden ziemlich früh zu vollen drei Farben ergänzt. Aber dann kann die 
die Anordnung im Bayer-Filter schnurz sein.

http://de.wikipedia.org/wiki/Bayer-Sensor
http://de.wikipedia.org/wiki/Demosaicing

MfG,

Hi Micki,

ausgegangen bin ich auch von einer Bayer-Anordnung der Pixel, ob nun 
Hardware oder Software dürfte für die Frage doch eigentlich weitesgehend 
egal sein oder?
Soweit ich das Binning verstanden habe, wird da garnichts weggelassen. 
Verstehe dich daher grade nicht so recht.

Ich dachte es wäre sowas:

Vorhande Matrix

|r g| b g r g b g r g

|g b| g r g b g r g

r g b g r g b g r g

Angenommen die mit |***| eingeklammerten Pixel erfahren jetzt ein 
Binning, dann werden deren Helligkeitswerte gemittelt und in einen neuen 
Pixel gesteckt. Nur welche Farbe soll dieser nun haben? Verstehst du 
meine Frage so besser oder habe ich bis hierher schon was falsch 
verstanden?

1) man unterscheided in Horizontalen und vertikalen binning:

2) zwei aufeinander folgenden "bayer-zeile sehen so aus:


R1 G1 R2 G2
G3 B1 G4 B2

Also pr Zeile nur zwei Grundfarben, und jedes zweite Pixel hat die 
Grüninfo:

Beim binning werden immer nur Pixel gleicher farbe addiert, also

R1 und R2, sowie G1 und G2, etc . wir reduzieren also auf die halbe 
anzahl Spalten:

(R1+R2)/2 (G1+G2)/2
(G3+G4)/2 (B1+B2)/2

beim vertikalen binning ebenso, es werden immer nur Pixel gleicher Farbe 
zusammengefasst.

Das "benachtbarte" Pixel, bedeutet hier also nicht "angrenzend" oder gar 
"berührend".

siehe 
http://www.heise.de/foto/meldung/Neuartiger-CCD-Sensor-von-Fuji-mit-abgewandeltem-Farbfilter-207477.html

Beim Demosaicking wird jetzt für jedes Pixel die fehlende Farbinfo mit 
den benachtbarten Pixel interpoliert.

Das "Addieren" der Pixel kann man nun entweder an den digitalisierten 
werten des sensors durch Addition erledigen. Oder im sensor (vor der 
Digitalisierung) indem beim Schieben der Ladung die Ladung zweier Pixel 
in eine zelle geschoben wird und siech so die Ladungen addieren. Nur 
beim Zusammenfassen der Ladung im sensor erhöht man die framerate des 
sensors.


MfG,

Icke_Wa?! schrieb:
> ob nun
> Hardware oder Software dürfte für die Frage doch eigentlich weitesgehend
> egal sein oder?
Der Hardware ist es nicht egal, weil der Sensor das binning können muss. 
Und auch von der SV-Seite ist es nicht dasselbe,

Micki µ schrieb:
> Beim binning werden immer nur Pixel gleicher farbe addiert, also

Das war der Satz den ich gebraucht hatte. Vielen Dank für die Erklärung 
Micki!

@ frimark:
Das die technische Realisierung des binnings unterschiedlich ist, ist 
schon klar, aber an und für sich machen beide doch das selbe oder nicht? 
Ob ich jetzt die Lichtintensität in Hardware oder Software kombiniere 
ist für das Ergebniss im Idealfall doch unwichtig oder nicht.

Icke_Wa?! schrieb:
> Das die technische Realisierung des binnings unterschiedlich ist, ist
> schon klar, aber an und für sich machen beide doch das selbe oder nicht?
> Ob ich jetzt die Lichtintensität in Hardware oder Software kombiniere
> ist für das Ergebniss im Idealfall doch unwichtig oder nicht.

In Hardware meint hier durch Ladungsaddition im Potentialtopf. Das 
klappt nur wenn der Topf nicht überläuft, man muß also für 2x 
hardwarebinning sicherstellen das maximal die halbe Ladung im Topf ist. 
Sonst ist das binning eine Addition mit unvermeidlicher Saturation.

Man sollte also fürs hardwarebinning die Belichtungszeit halbieren. Das 
führt nun dazu das die Potentialtöpfe bei wenig beleuchteten Pixeln 
relativ zu den durch thermisch Rauschen erzeugten Ladungen wenig 
"Photonisch" erzeugt Ladung erhalten, der Rauschanteil also steigt.

Binning im sensor ist also qualitativ schlechter hat aber den Vorteil 
das die Framerate steigt, was bei binning in Software, also nach der 
AD-wandlung nicht eintritt.

MfG,

Kleiner Tipp: Wenn man für das binning die Belichtung reduzieren muss, 
dann sollte man das nicht tun. Wenn es aber aus Gründen des timing 
passiert, dann reicht Faktor 2 wohl nicht so ganz aus :-)

Icke_Wa?! schrieb:
> Das die technische Realisierung des binnings unterschiedlich ist, ist
> schon klar, aber an und für sich machen beide doch das selbe oder nicht?

In Software hat man die Ladungsinformatino mehrfach zum Rechnen parat, 
in Elektronik nur einmal.