相機是機器視覺系統的核心部件，廣泛應用于各個領域，尤其是用于生產監控、測量任務和質量控制等。工業數字相機通常比常規的標準數字相機更加堅固耐用。這是因為它們必須能夠應對各種復雜多變的外部影響，如應用于高溫、高濕、粉塵等惡劣環境。工業相機的分類形式有很(hen)多，下(xia)面是常見的一些分類方式。

面陣相機和線陣相機

面陣相(xiang)機(ji)(ji)(ji)與線陣相(xiang)機(ji)(ji)(ji)的區別(bie)在于前者是以(yi)(yi)面為單位(wei)進(jin)行圖(tu)像(xiang)采(cai)集，可(ke)以(yi)(yi)直接獲得完整的二維圖(tu)像(xiang)信息，后者的以(yi)(yi)“線”為單位(wei)，雖然也是二維圖(tu)形，但長度較長，而(er)寬度卻(que)只有(you)幾(ji)個像(xiang)素。這是因為線陣相(xiang)機(ji)(ji)(ji)的傳感器(qi)只有(you)一行感光(guang)元素。

雖(sui)然面(mian)陣相機的像(xiang)元總(zong)數較多，但分(fen)布到每一行(xing)的像(xiang)素單(dan)元卻少(shao)于線(xian)陣相機，因此面(mian)陣相機的分(fen)辨率和(he)掃描頻率一般低于線(xian)陣相機。

由于(yu)線(xian)(xian)陣(zhen)(zhen)相機的(de)感光(guang)元素呈現“線(xian)(xian)”狀(zhuang)(zhuang)，采集到(dao)的(de)圖(tu)像信(xin)息(xi)也(ye)是(shi)(shi)線(xian)(xian)狀(zhuang)(zhuang)，為(wei)了采集完整的(de)圖(tu)像信(xin)息(xi)，往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)配(pei)合(he)掃描運(yun)(yun)動。如采集勻速直線(xian)(xian)運(yun)(yun)動金屬、纖維(wei)等材料(liao)的(de)圖(tu)像。線(xian)(xian)陣(zhen)(zhen)圖(tu)像傳感器以CCD為(wei)主，市(shi)場上曾經也(ye)出現過一些線(xian)(xian)陣(zhen)(zhen)CMOS圖(tu)像傳感器，但(dan)是(shi)(shi)，線(xian)(xian)陣(zhen)(zhen)CCD仍是(shi)(shi)主流。

目前，陷陣CCD加掃描運動獲取圖(tu)像(xiang)的(de)方案應(ying)用(yong)廣泛，尤其在要求視場范圍大、圖(tu)像(xiang)分(fen)辨率高的(de)情況下。面陣相(xiang)機(ji)可以用(yong)于面積、形狀、位置測(ce)量(liang)或表面質(zhi)量(liang)檢測(ce)等，直接(jie)獲取二維(wei)圖(tu)形能一定程度(du)上(shang)減少(shao)圖(tu)像(xiang)處理算法的(de)復(fu)雜度(du)。在實(shi)際的(de)工程應(ying)用(yong)當中，需(xu)要根據工程需(xu)求選擇。

黑白相機和彩色相機

黑白相機和彩色相機很容易理(li)解(jie)，輸出圖像是(shi)黑白的就(jiu)是(shi)黑白相機，彩色的就(jiu)是(shi)彩色相機。

先來看簡單的(de)(de)黑白相機(ji)，當光(guang)(guang)(guang)線(xian)照射到感光(guang)(guang)(guang)芯片時，光(guang)(guang)(guang)子(zi)信號會(hui)轉換(huan)成電(dian)子(zi)信號。由于(yu)光(guang)(guang)(guang)子(zi)的(de)(de)數(shu)(shu)目與(yu)電(dian)子(zi)的(de)(de)數(shu)(shu)目成比例，主要(yao)統計出(chu)電(dian)子(zi)數(shu)(shu)目就能形成反應光(guang)(guang)(guang)線(xian)強(qiang)弱的(de)(de)黑白圖像(xiang)。經(jing)過相機(ji)內部的(de)(de)微處(chu)理器處(chu)理，輸出(chu)就是一幅數(shu)(shu)字圖像(xiang)。在黑白相機(ji)中，光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)顏色信息是沒有被保留的(de)(de)。

實(shi)際上CCD是無(wu)法區(qu)分(fen)顏色(se)的(de)，只能(neng)(neng)感(gan)受到信號的(de)強弱。在這種(zhong)(zhong)情況下為了采(cai)集彩色(se)圖(tu)像(xiang)，理論(lun)上可以使(shi)用(yong)(yong)分(fen)光棱(leng)鏡將光線(xian)分(fen)成光學三原色(se)（RGB），接著使(shi)用(yong)(yong)三個(ge)CCD去分(fen)別(bie)感(gan)知強弱，最好(hao)在綜合到一起(qi)。這種(zhong)(zhong)方案理論(lun)上可行，但是采(cai)用(yong)(yong)3個(ge)CCD加分(fen)光棱(leng)鏡使(shi)得成本驟增。最好(hao)的(de)辦法是僅使(shi)用(yong)(yong)一個(ge)CCD也能(neng)(neng)輸出各種(zhong)(zhong)彩色(se)分(fen)量。

CCD和CMOS

圖像傳感器是工業相機的核心元件，主要有CCD和(he)CMOS兩(liang)種。

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)是互補金屬氧化物(wu)半(ban)導(dao)體，CMOS 圖像(xiang)傳感器(qi)陣面中(zhong)的每(mei)一個像(xiang)元都是由三個部分組合而(er)成，分別(bie)是感光二極(ji)管(guan)、放大(da)器(qi)和讀出電(dian)路，然而(er)由于每(mei)個單元獨立輸(shu)出，這也使得(de)每(mei)個放大(da)器(qi)的輸(shu)出結果都不盡相(xiang)同，所(suo)以(yi) CMOS 陣列(lie)所(suo)獲(huo)取的圖像(xiang)噪聲(sheng)較大(da)，圖像(xiang)的質量(liang)也相(xiang)對(dui)降(jiang)低，但是，對(dui)于一般的精度要求，還是可以(yi)滿足的。

在集成(cheng)電路領域(yu)中(zhong)，CMOS采用(yong)的(de)工藝(yi)(yi)(yi)是最基本(ben)的(de)工藝(yi)(yi)(yi)，工藝(yi)(yi)(yi)相(xiang)對(dui)來(lai)說不復雜，所(suo)以成(cheng)本(ben)也不高(gao)，光(guang)電靈敏(min)度較(jiao)高(gao)等優點。它的(de)一些性能參(can)數也在不斷被優化，應用(yong)也越(yue)來(lai)越(yue)廣，總體來(lai)說，CMOS 的(de)性價比(bi)還是較(jiao)高(gao)的(de)。

CCD （Charge-coupled Device）的(de)(de)全名(ming)是電荷耦合器件(jian)。CCD是一種半(ban)導(dao)體器件(jian)，能(neng)夠把(ba)光(guang)學影像(xiang)(xiang)轉化為(wei)數字信(xin)號，CCD上植入的(de)(de)微小(xiao)光(guang)敏物質稱作像(xiang)(xiang)素(Pixel)，一塊CCD上包(bao)含的(de)(de)像(xiang)(xiang)素數越多，其提供的(de)(de)畫(hua)面分辨率也(ye)就越高。CCD提供很好的(de)(de)圖像(xiang)(xiang)質量、抗噪能(neng)力和相(xiang)機設計時的(de)(de)靈活性。

盡管由(you)于增(zeng)加(jia)了(le)外部(bu)電路(lu)(lu)使得系統的(de)尺(chi)寸(cun)變大，復(fu)雜(za)性提高，但在電路(lu)(lu)設計時(shi)可(ke)更(geng)加(jia)靈活，可(ke)以(yi)盡可(ke)能的(de)提升CCD相(xiang)機的(de)某些特別(bie)關(guan)注的(de)性能。CCD更(geng)適合于對相(xiang)機性能要求(qiu)(qiu)非常高而(er)對成本(ben)控制不(bu)太嚴(yan)(yan)格的(de)應用領(ling)域，如(ru)天文(wen)，高清晰度(du)的(de)醫療X光影像(xiang)、和(he)其他(ta)需(xu)要長時(shi)間曝(pu)光，對圖像(xiang)噪聲要求(qiu)(qiu)嚴(yan)(yan)格的(de)科學應用。

目(mu)前，CCD在(zai)性能(neng)方面(mian)(mian)還仍然優于(yu)CMOS。不過，隨著CMOS圖像(xiang)傳感器(qi)技術的不斷(duan)進步，在(zai)其(qi)本身具備(bei)的集(ji)成性、低(di)功耗、低(di)成本的優勢基礎上，噪聲與敏感度方面(mian)(mian)有了很大的提升，與CCD傳感器(qi)差(cha)距不斷(duan)縮小(xiao)。