相(xiang)機是(shi)機器視覺系統的(de)核心(xin)部件，廣(guang)泛應用(yong)(yong)于(yu)(yu)各個(ge)領域，尤其是(shi)用(yong)(yong)于(yu)(yu)生產監控、測量任務和質量控制等。工業(ye)(ye)數字(zi)相(xiang)機通常比常規的(de)標準數字(zi)相(xiang)機更(geng)加堅(jian)固耐(nai)用(yong)(yong)。這(zhe)是(shi)因為(wei)它們必須(xu)能夠(gou)應對(dui)各種復雜多變的(de)外部影響，如應用(yong)(yong)于(yu)(yu)高(gao)溫、高(gao)濕、粉(fen)塵等惡劣環(huan)境。工業(ye)(ye)相(xiang)機的(de)分類形(xing)式有很多，下面(mian)是(shi)常見(jian)的(de)一些分類方式。

面陣相機和線陣相機

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面陣(zhen)相(xiang)機(ji)與線(xian)(xian)陣(zhen)相(xiang)機(ji)的區別在于前(qian)者(zhe)是以(yi)面為單(dan)位(wei)進行(xing)圖像(xiang)采集，可(ke)以(yi)直接獲得完整(zheng)的二維圖像(xiang)信息，后者(zhe)的以(yi)“線(xian)(xian)”為單(dan)位(wei)，雖然也是二維圖形，但(dan)長(chang)度(du)較長(chang)，而寬度(du)卻只有幾個像(xiang)素。這(zhe)是因為線(xian)(xian)陣(zhen)相(xiang)機(ji)的傳感器只有一行(xing)感光元素。

雖然面陣(zhen)相機的像元總(zong)數(shu)較多，但分布到每一(yi)行的像素單元卻少于線陣(zhen)相機，因此(ci)面陣(zhen)相機的分辨率(lv)和掃描(miao)頻率(lv)一(yi)般低于線陣(zhen)相機。

由(you)于線(xian)(xian)(xian)(xian)陣相機的(de)感(gan)光元素呈現“線(xian)(xian)(xian)(xian)”狀，采集到(dao)的(de)圖(tu)像信(xin)息(xi)也是線(xian)(xian)(xian)(xian)狀，為(wei)了采集完整的(de)圖(tu)像信(xin)息(xi)，往往需要(yao)配合掃描運動。如采集勻速(su)直線(xian)(xian)(xian)(xian)運動金屬、纖維等材料的(de)圖(tu)像。線(xian)(xian)(xian)(xian)陣圖(tu)像傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)以CCD為(wei)主，市場上(shang)曾經也出現過一些線(xian)(xian)(xian)(xian)陣CMOS圖(tu)像傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)，但是，線(xian)(xian)(xian)(xian)陣CCD仍是主流。

目(mu)前，陷陣CCD加(jia)掃描運動(dong)獲取(qu)圖像的(de)方(fang)案應用(yong)廣泛，尤其在(zai)要求(qiu)視(shi)場范圍(wei)大、圖像分辨率高(gao)的(de)情況下。面(mian)陣相機可(ke)以用(yong)于(yu)面(mian)積、形狀(zhuang)、位置(zhi)測量(liang)或表面(mian)質量(liang)檢測等，直接(jie)獲取(qu)二維圖形能(neng)一定程度(du)上(shang)減少圖像處理算法的(de)復雜度(du)。在(zai)實際的(de)工(gong)程應用(yong)當中，需要根據工(gong)程需求(qiu)選(xuan)擇。

黑白相機和彩色相機

黑(hei)(hei)白相(xiang)機(ji)(ji)(ji)和(he)彩色(se)相(xiang)機(ji)(ji)(ji)很容易(yi)理解，輸(shu)出圖像是黑(hei)(hei)白的就是黑(hei)(hei)白相(xiang)機(ji)(ji)(ji)，彩色(se)的就是彩色(se)相(xiang)機(ji)(ji)(ji)。

先來看簡單(dan)的(de)黑(hei)白相(xiang)機(ji)，當光(guang)(guang)線照射到感(gan)光(guang)(guang)芯片時，光(guang)(guang)子(zi)(zi)信號會轉換成(cheng)電子(zi)(zi)信號。由(you)于光(guang)(guang)子(zi)(zi)的(de)數目與電子(zi)(zi)的(de)數目成(cheng)比(bi)例(li)，主要統計出電子(zi)(zi)數目就能(neng)形成(cheng)反應光(guang)(guang)線強弱的(de)黑(hei)白圖像(xiang)(xiang)。經過(guo)相(xiang)機(ji)內部(bu)的(de)微處理(li)器處理(li)，輸出就是一幅數字(zi)圖像(xiang)(xiang)。在(zai)黑(hei)白相(xiang)機(ji)中，光(guang)(guang)的(de)顏色信息是沒有被保留的(de)。

實(shi)際上(shang)CCD是無法區分(fen)(fen)顏色(se)(se)的(de)(de)，只能(neng)感(gan)受到信(xin)號的(de)(de)強弱。在(zai)這種(zhong)情況(kuang)下為了采(cai)集彩(cai)色(se)(se)圖像(xiang)，理論(lun)上(shang)可(ke)以使(shi)用分(fen)(fen)光(guang)棱鏡(jing)將(jiang)光(guang)線(xian)分(fen)(fen)成(cheng)光(guang)學三原(yuan)色(se)(se)（RGB），接(jie)著使(shi)用三個CCD去分(fen)(fen)別(bie)感(gan)知(zhi)強弱，最(zui)好在(zai)綜合到一起。這種(zhong)方案(an)理論(lun)上(shang)可(ke)行，但是采(cai)用3個CCD加分(fen)(fen)光(guang)棱鏡(jing)使(shi)得成(cheng)本驟增。最(zui)好的(de)(de)辦(ban)法是僅使(shi)用一個CCD也能(neng)輸出各種(zhong)彩(cai)色(se)(se)分(fen)(fen)量。

CCD和CMOS

圖像傳感器是(shi)工業相機(ji)的核心(xin)元件，主要有CCD和CMOS兩種。

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)是互補(bu)金屬氧化(hua)物半導體，CMOS 圖(tu)像(xiang)傳感器(qi)陣面中的(de)每一個(ge)(ge)像(xiang)元都是由三個(ge)(ge)部(bu)分(fen)(fen)組合而(er)成(cheng)，分(fen)(fen)別是感光(guang)二極(ji)管、放(fang)大器(qi)和讀出(chu)(chu)電路，然而(er)由于每個(ge)(ge)單元獨立(li)輸出(chu)(chu)，這也(ye)使(shi)得每個(ge)(ge)放(fang)大器(qi)的(de)輸出(chu)(chu)結(jie)果都不盡相(xiang)同，所以 CMOS 陣列所獲取(qu)的(de)圖(tu)像(xiang)噪聲(sheng)較大，圖(tu)像(xiang)的(de)質量也(ye)相(xiang)對(dui)降低，但是，對(dui)于一般的(de)精(jing)度要求，還是可以滿(man)足的(de)。

在集成電路領域中，CMOS采用的(de)工(gong)藝是基本的(de)工(gong)藝，工(gong)藝相(xiang)對來(lai)(lai)說不(bu)復雜，所(suo)以(yi)成本也不(bu)高(gao)(gao)，光電靈敏度較高(gao)(gao)等優(you)點。它的(de)一些(xie)性(xing)能參數也在不(bu)斷被優(you)化，應用也越來(lai)(lai)越廣(guang)，總體來(lai)(lai)說，CMOS 的(de)性(xing)價比還是較高(gao)(gao)的(de)。

CCD （Charge-coupled Device）的(de)(de)全名是電荷耦(ou)合器(qi)(qi)件(jian)。CCD是一(yi)種半導(dao)體器(qi)(qi)件(jian)，能(neng)夠把光學影像(xiang)(xiang)轉化(hua)為數(shu)字信號(hao)，CCD上植入(ru)的(de)(de)微小光敏物質(zhi)稱(cheng)作(zuo)像(xiang)(xiang)素(su)(Pixel)，一(yi)塊CCD上包(bao)含的(de)(de)像(xiang)(xiang)素(su)數(shu)越(yue)多，其提供的(de)(de)畫面(mian)分辨率(lv)也就越(yue)高。CCD提供很(hen)好的(de)(de)圖像(xiang)(xiang)質(zhi)量、抗噪(zao)能(neng)力和相機設計時的(de)(de)靈活性(xing)。

盡(jin)管由(you)于(yu)增加(jia)了外部電路(lu)使得系統(tong)的(de)(de)尺寸變大，復(fu)雜(za)性提(ti)高(gao)，但在電路(lu)設計時可更(geng)加(jia)靈活，可以(yi)盡(jin)可能(neng)的(de)(de)提(ti)升CCD相(xiang)(xiang)機(ji)的(de)(de)某些特別關注的(de)(de)性能(neng)。CCD更(geng)適合于(yu)對相(xiang)(xiang)機(ji)性能(neng)要求非常高(gao)而對成(cheng)本控制(zhi)不太嚴格(ge)的(de)(de)應(ying)用(yong)領域，如(ru)天文，高(gao)清(qing)晰度的(de)(de)醫療(liao)X光影(ying)像(xiang)、和其(qi)他需要長時間曝(pu)光，對圖像(xiang)噪聲要求嚴格(ge)的(de)(de)科(ke)學應(ying)用(yong)。

目前，CCD在(zai)性能方面(mian)還仍然優于CMOS。不過，隨著CMOS圖像傳感(gan)器技(ji)術的(de)(de)不斷(duan)(duan)進步，在(zai)其本(ben)身(shen)具備的(de)(de)集(ji)成性、低功耗(hao)、低成本(ben)的(de)(de)優勢基礎上，噪聲(sheng)與(yu)敏感(gan)度方面(mian)有了很大(da)的(de)(de)提升(sheng)，與(yu)CCD傳感(gan)器差距不斷(duan)(duan)縮小。

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