Бинаризация (биннинг)

CCD-матрица - это массив из прямоугольных светочувствительный элементов, называемых пикселями (элементов изображения). Для уменьшения шумов снимка используют алгоритм объединения данных соседних пикселов, образуя, таким образом, один эффективный пиксел (superpixel).

Рисунки, приведенные ниже, иллюстрируют пример бинаризации на основе фрагмента детектора, состоящего из 144 пикселов. Красные квадраты показывают границы пикселов, как в исходном состоянии, так и после применения процедуры бинаризации (биннинга).

Сигнал, образуемый CCD-камерой под воздействием света, всегда содержит в себе помимо полезной составляющей и определенную составляющую шума, связанную с изображением. Этот шум может иметь случайный характер или систематический. Его доля в суммарном сигнале тем больше, чем больше выдержка, с которой происходит съёмка.

Преимуществом метода бинаризации является сокращение шума, носящего случайный характер. Из теории случайных процессов известно, что при сложении однотипных случайных процессов амплитуда суммированного шумового сигнала уменьшается пропорционально квадратному корню из величины суммированных источников. Так, например, массив, состоящий из 2x2, содержит 4 пикселя. Суммированный шум этих 4-х пикселей, таким образом, уменьшается в 2 раза. Помимо этого суммирование полезного сигнала с этих 4-х пикселов, образующих один большой, увеличивает полезный сигнал также в 4 раза. А суммированное соотношение сигнал/шум в итоге возрастает в 8 раз. Для бинаризации 3х3 это соотношение составит – 27 раз, а для бинаризации 4х4 уже 64 раза.

Недостатком бинаризации, является потеря разрешения снимка. Для успешной реализации метода бинаризации следует применять CCD-матрицы с большим количеством пикселов. Так, например, в цифровой камере TCC-5.0IC, имеющей 5 эффективных мегапикселей (исходное разрешение 2572 х 1956), можно получить кадр с разрешением 1286 х 978 при бинаризации 2х2 и 643 х 489 при бинаризации 4х4.