相機(jī)幀率和曝光時間的關(guān)系

1、相機(jī)幀率和曝光時間的關(guān)系今天朋友在問我，為什么我們在使用工業(yè)相機(jī)的時候，將相機(jī)的曝光時間增加以后，相機(jī)的幀率就下降，而且下降得很厲害，相機(jī)的幀率和曝光的關(guān)系是怎樣，如果想要獲得固定的幀率，相機(jī)的曝光時間應(yīng)該怎么設(shè)置？因此寫下本文，解答了朋友的問題，也使用ene相機(jī)來做過相關(guān)的測試，幀率和曝光時間跟本文中所述一致。詳細(xì)原理見下文所示：ExposureandSensorReadout相機(jī)上的圖像采集過程包括兩個截然不同的部分。第一部分是曝光。曝光完成后，進(jìn)行第二部分eado過程即從傳感器的寄存器中讀出數(shù)據(jù)并傳送出去（eado過程）。關(guān)于圖像采集過程中，相機(jī)操作有兩種常見的方法：“nonoverla

2、pped”的曝光和“overlapped”的曝光。在非重疊（“nonoverlapped”模式中，每個圖像采集的周期中，相機(jī)在下一個圖像采集開始前，均要完成曝光/讀出整個過程。如圖所示。onoverlappedpore雖然非重疊（“nonoverlapped”的模式，可適合于許多情況下，但它并不是最有效的方式。為了提高相機(jī)的幀率，允許在下一幀圖像開始曝光時候，將前一幀獲得的圖像數(shù)據(jù)讀出并傳送出去。相機(jī)“重疊”（“overlapped”）曝光的方式見圖2所示。從圖2中我們可以看到，相機(jī)讀出數(shù)據(jù)和下一幀曝光開始出現(xiàn)重疊的情況，在同一個時刻內(nèi)，相機(jī)執(zhí)行兩個操作，導(dǎo)致在同樣的單位時間內(nèi)，在“overl

3、apped”曝光模式下，可以采集到更多的圖片，即相機(jī)的幀率更高。linageAcquisitionNExposureReadoutImageAcqjisitfonN+1ExposureReadoutImageAcquisitionN+2ExposureReadoutImageAcquisitionN+3ExposureReadoutLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLUJJJJJJJJJJJJ-LLLIJJTimeFig.2overlappedExposure從上邊兩個圖中，我們可以知道在“nonoverlapped”的曝光和“overlapped的

4、曝光模式底下，一幀圖像的周期存在著這樣的關(guān)系：overlapped”的曝光模式下：FramePeriodWExposureTime+ReadoutTime“nonoverlapped的曝光模式下:FramePeriodExposureTime+ReadoutTime以為例:LSpecificationsA.ElectronicSpecifications/MechanicalSpecificationsiEnvironmentalConditionsProduct5TC-A202AElectronicSpecirficatioiiiSImager1/1InterlineUXGAmonoctir

5、omeprogressiveCCDICX274ALTotalPictureEtements16&a(H)x1248(V)EffectivePidurfiElemsrits1623(H)K1236(V)ActivePictureElementsUXGA：1620H)x1220(V)ChipSfze8.5(H)xSS(V)mmCehSize4.4(H)x4.4(V)pmScanningSystemProgressiveScanningMelhfldFullscflTinirg,Partialfvltscanning,光partialscanning,Apartialscanning,variabl

6、epartialscanningBinning,Binringpartialscanning,Binning14partialscanning,Binning%partialscanning.BinningvariablepartiaEscanningVerticalFrequency(Framerate)15.3164H?HorizontalFrequencyPixelFrequencyS/NRatio(StandardDeviation)MinimumSceneIllumination1Uj5F14Sync.SystemInternal/ExternalVideoOutput1.0Vp-p

7、f750,DCcoupling(0V)ShutterSpeedIPSwitchOFF,1/200.1/500,1/1000,1/20Q0.1/4000.1/8000,1/20000secondCammunicalionOFF,、邑to1/100,000sec.(Vart3blBateveryHan1H=52.U82pseco1H=52.U82pseco從圖中，我們可讀出的信息為，和我們通過d圖計算出來oronalann的時間一致，而在一幀圖像中，需要掃描，其中eve為el即幀圖像中，eveel的時eado間為，一個信號，所用的時間為：。按照我們前邊的理論，一個TOC o 1-5 h zle內(nèi)，-e幀圖像的時間為：rapero=poreeeadoe而我們知道的幀率為：，P即raeerod/所以在“nonoverlappedepo摸式下，poreraeeero-eadoe：在此模式下，若是超過的曝光時間，其幀率就會比標(biāo)準(zhǔn)幀率低。接下來看相機(jī)e