什么是图像传感器的读出模式（Readout Modes in Image Sensors）？

读出模式是用于通过记录发射的光子从传感器获得数据的方法。图像传感器是当代电子产品的重要组成部分，被广泛用于检测和量化包括温度、光、压力等在内的物理特性。图像传感器有多种读出模式，每种模式都有自己的具体特点。为一个特定的传感器选择适当的读出模式以获得精确的结果是很重要的。ITR（先整合后读取）、IWR（边读取边整合）和IMRO（内部多行读出）是传感器中采用的最重要的读出模式。

先积分后读出模式

先积分后读出（ITR）模式，是一种用于某些传感器的读出模式，特别是那些测量连续物理量的传感器。在这种模式下，传感器在预定的时间内对光进行积分，然后周期性地读出已经积累的电荷，也就是积分值。这减少了读取噪音，但是，如果场景不是完全静止的，这也会导致运动模糊。在测量速度较慢或测量的信噪比较低的情况下，这可能是有用的。

集成通常是通过一个模数转换器（ADC）进行的，该转换器以固定的时间间隔对传感器信号进行采样，并将采样合并以创建一个数字值。在大多数情况下，积分时间和采样率是可配置的，这使得用户可以决定测量精度和测量速度。

然后，可以通过定期轮询或利用中断机制提醒传感器有新的数值，从传感器上获得集成值。

在ITR模式下，输入级中集成的第N帧信号在第N帧的集成时间结束后被读出，第N+1帧信号的集成在第N帧的所有信号被读出后开始。

ITR的优点

与其他读出模式相比，ITR方法有很多优点。首先，通过对测量进行时间上的整合，它可以提高信噪比，使传感器能够接收到较弱的信号。其次，由于集成值可以以比原始测量更慢的速度提供，它可以降低传感器所需的测量速率。最后，ITR模式在测量速率较慢的应用中可能很有用，如科学实验或遥感。

边读出边积分模式

边读出边积分（IWR）模式是一种用于测量连续物理量的传感器中的读出模式。在这种方法中，物理量被传感器连续整合，同时输出整合后的值。这导致较少的运动模糊但较高的读出噪声，经常被用于涉及高光照度或强大信号的情况，如高速成像、运动检测和工业控制应用。

在IWR模式下，在输入级集成的第N帧信号在第N+1帧的集成时间内被读出。

IWR的优势

与其他读出模式相比，边读出边集成模式有几个优点。首先，它提供了集成测量的实时输出，使传感器能够连续监测物理量。其次，它可以减少传感器的内存要求，因为集成值不需要存储在内部存储器中。最后，边读出边集成模式在测量速度快的应用中很有用，如高速成像或运动检测。

内部多行读出模式

内部多行读出（IMRO）模式是指传感器的读出结构。它出现在高端数码相机上，当图像传感器同时读出多行像素的时候。这加快了数据流，减少了拍摄图像的时间，并被用来提高图像质量。因此，可能会减少图像噪音，有更大的动态范围，以及更高的帧率。

IMRO的优势

IMRO的主要优势之一是它能提供更好的图像质量，减少噪点和提高色彩准确性。另一个优点是它提供了更高的速度。更快的读出速度允许更快的帧率。

应用

使用的读出模式将取决于应用的具体要求以及传感器和系统的能力。传感器中不同的读出模式有不同的目的，在不同的应用中是有用的。在选择读出模式时，必须考虑应用的要求，如测量精度、测量速率和数据传输速率。ITR通常用于各种应用，包括科学实验、遥感和工业检查。IWR的应用，包括高速成像、运动检测和工业控制。IMRO用于捕捉快速移动的物体。