相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心部件，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是用于生產(chǎn)監(jiān)控、測(cè)量任務(wù)和質(zhì)量控制等。工業(yè)數(shù)字相機(jī)通常比常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字相機(jī)更加堅(jiān)固耐用。這是因?yàn)樗鼈儽仨毮軌驊?yīng)對(duì)各種復(fù)雜多變的外部影響，如應(yīng)用于高溫、高濕、粉塵等惡劣環(huán)境。工業(yè)相機(jī)的分類形式有很多，下面是常見的一些分類方式。

面陣相機(jī)和線陣相機(jī)

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面陣相機(jī)與線陣相機(jī)的區(qū)別在于前者是以面為單位進(jìn)行圖像采集，可以直接獲得完整的二維圖像信息，后者的以“線”為單位，雖然也是二維圖形，但長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而寬度卻只有幾個(gè)像素。這是因?yàn)榫€陣相機(jī)的傳感器只有一行感光元素。

雖然面陣相機(jī)的像元總數(shù)較多，但分布到每一行的像素單元卻少于線陣相機(jī)，因此面陣相機(jī)的分辨率和掃描頻率一般低于線陣相機(jī)。

由于線陣相機(jī)的感光元素呈現(xiàn)“線”狀，采集到的圖像信息也是線狀，為了采集完整的圖像信息，往往需要配合掃描運(yùn)動(dòng)。如采集勻速直線運(yùn)動(dòng)金屬、纖維等材料的圖像。線陣圖像傳感器以CCD為主，市場(chǎng)上曾經(jīng)也出現(xiàn)過一些線陣CMOS圖像傳感器，但是，線陣CCD仍是主流。

目前，陷陣CCD加掃描運(yùn)動(dòng)獲取圖像的方案應(yīng)用廣泛，尤其在要求視場(chǎng)范圍大、圖像分辨率高的情況下。面陣相機(jī)可以用于面積、形狀、位置測(cè)量或表面質(zhì)量檢測(cè)等，直接獲取二維圖形能一定程度上減少圖像處理算法的復(fù)雜度。在實(shí)際的工程應(yīng)用當(dāng)中，需要根據(jù)工程需求選擇。

黑白相機(jī)和彩色相機(jī)

黑白相機(jī)和彩色相機(jī)很容易理解，輸出圖像是黑白的就是黑白相機(jī)，彩色的就是彩色相機(jī)。

先來看簡(jiǎn)單的黑白相機(jī)，當(dāng)光線照射到感光芯片時(shí)，光子信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。由于光子的數(shù)目與電子的數(shù)目成比例，主要統(tǒng)計(jì)出電子數(shù)目就能形成反應(yīng)光線強(qiáng)弱的黑白圖像。經(jīng)過相機(jī)內(nèi)部的微處理器處理，輸出就是一幅數(shù)字圖像。在黑白相機(jī)中，光的顏色信息是沒有被保留的。

實(shí)際上CCD是無法區(qū)分顏色的，只能感受到信號(hào)的強(qiáng)弱。在這種情況下為了采集彩色圖像，理論上可以使用分光棱鏡將光線分成光學(xué)三原色（RGB），接著使用三個(gè)CCD去分別感知強(qiáng)弱，最好在綜合到一起。這種方案理論上可行，但是采用3個(gè)CCD加分光棱鏡使得成本驟增。最好的辦法是僅使用一個(gè)CCD也能輸出各種彩色分量。

CCD和CMOS

圖像傳感器是工業(yè)相機(jī)的核心元件，主要有CCD和CMOS兩種。

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，CMOS 圖像傳感器陣面中的每一個(gè)像元都是由三個(gè)部分組合而成，分別是感光二極管、放大器和讀出電路，然而由于每個(gè)單元獨(dú)立輸出，這也使得每個(gè)放大器的輸出結(jié)果都不盡相同，所以 CMOS 陣列所獲取的圖像噪聲較大，圖像的質(zhì)量也相對(duì)降低，但是，對(duì)于一般的精度要求，還是可以滿足的。

在集成電路領(lǐng)域中，CMOS采用的工藝是基本的工藝，工藝相對(duì)來說不復(fù)雜，所以成本也不高，光電靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)。它的一些性能參數(shù)也在不斷被優(yōu)化，應(yīng)用也越來越廣，總體來說，CMOS 的性價(jià)比還是較高的。

CCD （Charge-coupled Device）的全名是電荷耦合器件。CCD是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素(Pixel)，一塊CCD上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD提供很好的圖像質(zhì)量、抗噪能力和相機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的靈活性。

盡管由于增加了外部電路使得系統(tǒng)的尺寸變大，復(fù)雜性提高，但在電路設(shè)計(jì)時(shí)可更加靈活，可以盡可能的提升CCD相機(jī)的某些特別關(guān)注的性能。CCD更適合于對(duì)相機(jī)性能要求非常高而對(duì)成本控制不太嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域，如天文，高清晰度的醫(yī)療X光影像、和其他需要長(zhǎng)時(shí)間曝光，對(duì)圖像噪聲要求嚴(yán)格的科學(xué)應(yīng)用。

目前，CCD在性能方面還仍然優(yōu)于CMOS。不過，隨著CMOS圖像傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，在其本身具備的集成性、低功耗、低成本的優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，噪聲與敏感度方面有了很大的提升，與CCD傳感器差距不斷縮小。

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