（文章來源：老白說圖像）

工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺中最核心的組件，其功能就是將來自鏡頭的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬或數(shù)字信號，并將這些信息傳輸?shù)?a target="_blank">處理器中，完成對這些圖像信息的處理和分析。在工業(yè)相機(jī)內(nèi)部，最重要的就是其傳感器芯片，也就是我們常說的感光芯片。

傳感器是相機(jī)的核心部件，目前相機(jī)常用的感光芯片有CCD（ChargeCoupledDevice電荷耦合器件）和CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體）兩類。CCD和CMOS圖像傳感器感光原理類似，基本上都是利用感光二極管（photodiode）進(jìn)行光與電的轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，它們的主要差異在數(shù)字信號傳送方式的不同。

CCD圖像傳感器每一行中每一個像素（pixel）電荷信號都會依序傳送到下一個像素中，由最底端的部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出。在感光元器件收到光照后，感光元件會生成對應(yīng)的電流，電流大小與光強(qiáng)度對應(yīng)，因此感光元器件輸出的電信號是模擬信號。在CCD感光器件中，每一個感光元件都不對此電流做處理，而是將它直接輸出到垂直寄存器，傳到水平寄存器中，然后才能統(tǒng)一輸出。

由于感光元件生成的電信號實(shí)在太微弱，再加上會產(chǎn)生大量的電壓損耗，無法進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，因此這些輸出數(shù)據(jù)必須做一個統(tǒng)一的放大處理，因而會在水平寄存器之后放一個放大器，經(jīng)過放大器的放大處理之后，每個像素點(diǎn)的電信號強(qiáng)度獲得同樣幅度的增大。常用的CCD有3種結(jié)構(gòu)，分別為全幀轉(zhuǎn)移（Fullframe）、幀傳輸（Frametransfer）和行轉(zhuǎn)移（InterlineTransfer）。

全幀轉(zhuǎn)移CCD傳感器的感光區(qū)域和存儲區(qū)域在一起，即感光單元也是電荷寄存器，這樣做的優(yōu)點(diǎn)就是填充因子(fillfactor)可達(dá)到100%，傳感器靈敏度高；缺點(diǎn)就是缺點(diǎn)：由于傳輸和讀出使用的時鐘相同，因此Sensor上面的部分曝光時間比下面的長，這會造成Smear（漏光）現(xiàn)象。

幀傳輸CCD傳感器的感光區(qū)和存儲區(qū)完全分開，且大小相等。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)就是填充因子(fillfactor)可達(dá)到100%，在讀出過程中，可對下一幀曝光；在曝光時間較長的情況下，Smear現(xiàn)象比FullFrameArraySensor小很多。缺點(diǎn)：需要兩個Sensor，成本高。

行轉(zhuǎn)移CCD傳感器中的單個像素面積中包含了感光區(qū)和存儲區(qū)，這樣感光電子轉(zhuǎn)移時間非常短，約為1us，因此不會出現(xiàn)Smear現(xiàn)象，不需要使用機(jī)械快門或閃光燈。缺點(diǎn)就是由于屏蔽區(qū)占用了Sensor的部分面積，因此使得此種傳感器填充因子只能在20%~70%，通過微透鏡可以增加填充因子。

在CMOS圖像傳感器中，每個像素都會連接一個放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將信號輸出。CMOS傳感器中在每個像素單元中，除感光部分外，還有放大器和讀出電路部分，整個CMOS傳感器還集成了尋址電路、放大器和A/D。由于每個像素單元都集成了一個放大器，就會造成很多噪聲的形成，進(jìn)而導(dǎo)致成像質(zhì)量的下降。

CMOS傳感器相對于CCD傳感器，成本較低，功耗較低，滿阱能力較低，噪聲相對于較大。
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