Binning nennt man das Zusammenfassen von Intensitäten benachbarter Bildelemente,
bzw. das zusammenfassen von Einzelpixel zu Pixelblöcke. Beim Binning wird die
Ortsauflösung entsprechend der Anzahl der zusammengefassten Pixel reduziert.
Man unterscheidet zwischen Software Binning und Hardware Binning, wobei jede dieser Arten Vor- und Nachteile hat.
Das Hardware Binning wird direkt auf dem CCD-Bildsensor durch Zusammenfassen der gebildeten Ladungsträger
mehrerer Bildpunkte beim Bildauslesen durchgeführt, indem man beim Zeilen Binning die Ladungen mehrerer Zeilen in
das Ausleseregister schiebt, bevor man sie zur Ausgangsstufe transferiert, bzw. beim Spalten Binning die Ladungen
mehrerer Zellen des Ausleseregisters in die Ausgangsstufe schiebt, bevor man sie ausliest.
Da man diese zusammengefassten Ladungen nur einmal auslesen muss, entsteht für die Gesamtintensität mehrerer
Pixel nur einmal das Ausleserauschen und man erreicht einen entsprechend der gebinnten Pixelzahl höheren
Signal/Rauschabstand (siehe dort).
Das Hardware Binning ist also bei kleinen Intensitäten sinnvoll, wenn man eine reduzierte Bildauflösung tolerieren kann.
Zu beachten sind die maximalen Sättigungskapazitäten des Ausleseregisters und der Ausgangsstufe, die im Allgemeinen
nicht die vollen gebinnten Ladungsmengen verarbeiten können, so dass bei hohen Intensitäten Blooming auftreten kann.
Das Software Binning erfolgt nach der Bildaufnahme durch Addition der Intensitäten benachbarter Bildpunkte im
Bildspeicher. Software-Binning ist immer dann empfohlen, wenn durch Addition der Intensitäten das Photonenrauschen
bei mittleren und höheren Intensitäten (Photometrie, Hellfeldmikroskopie, Strahlprofilvermessung etc.) vermindert werden
soll, was man im SNR-Diagramm analysieren kann. Man erhöht die Messgenauigkeit um die Quadratwurzel der Anzahl
der gebinnten Pixel.
Beim Hardware-Binning wird die Auslesezeit entsprechend der verringerten Anzahl der auszulesenden Zeilen verkürzt,
was zu einer höheren Messfrequenz führt.
Bei zeitabhängigen Bildsequenzen kann man oft durch geschickte Wahl einer
Kombination von Binningfaktoren einen guten Kompromiss zwischen Ortsauflösung und Zeitauflösung finden.
Schematischer Beispiel-Zyklus des 2x2 Hardware-Binnings einer 4x4 CCD-Matrix:
1. Belichtung 2. Zeilenshift 1 3. Zeilenshift 2 4. Spaltenshift 1 5. Spaltenshift 2
Nach Belichtung der einzelnen Pixel der CCD-Matrix mit der relativen Intensität 1 werden die Ladungen mit dem
anschließenden Transfer in die Speicherzone transportiert. Zu Beginn des Auslesens werden nun mit dem Zeilenshift 1
die Ladungen aller Zeilen um eine Zeile in Richtung des Ausleseregisters geschoben, wobei sich die Ladungen der
untersten Zeile nun im Ausleseregister befinden (In der obersten Zeile sind nun keine Ladungen mehr). Mit dem analog
ablaufenden Zeilenshift 2 werden die nun in das Ausleseregister transferierten Ladungen und die vorher dort schon
vorhandenen zur Intensität 2 addiert. Ein ähnlicher Transfer transportiert die Ladungen mit dem Spaltenshift 1 und dem
Spaltenshift 2 vom Ausleseregister in die Ausgangsstufe. Nach dem Auslesen der Ladung mit der Intensität 4 aus der
Ausgangsstufe zur Verarbeitungselektronik wird die Ausgangsstufe gelöscht, die nächsten beiden Zellen des
Ausleseregisters werden analog ausgelesen und so weiter.
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