傳(chuan)感器是一種(zhong)檢測(ce)裝置，能感受到(dao)被測(ce)量的信息，并能將檢測(ce)感受到(dao)的信息，按一定規律變換成為(wei)電信號或其他所需(xu)形式(shi)的信息輸(shu)出，以滿(man)足信息的傳(chuan)輸(shu)、處理、存儲、顯(xian)示、記(ji)錄和(he)控制等(deng)要求。它是實現自(zi)動(dong)檢測(ce)和(he)自(zi)動(dong)控制的首要環節。

現代科學技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)發(fa)展不斷地向檢(jian)測(ce)(ce)技(ji)術(shu)提出新的(de)(de)(de)(de)要(yao)求，同時也推(tui)進了檢(jian)測(ce)(ce)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)發(fa)展，新的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)感器不斷出現，使檢(jian)測(ce)(ce)技(ji)術(shu)產生了巨大的(de)(de)(de)(de)變化。那么，如(ru)何根據具體的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量目的(de)(de)(de)(de)、測(ce)(ce)量對(dui)象以及測(ce)(ce)量環境合理地選(xuan)用傳(chuan)感器，就成了工程技(ji)術(shu)人員經常(chang)遇到的(de)(de)(de)(de)問題。

1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型

要(yao)進行(xing)—個(ge)具(ju)體(ti)的(de)(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)工作，首(shou)先要(yao)考慮采用何(he)種原(yuan)理的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)，這(zhe)需要(yao)分析多(duo)方面的(de)(de)(de)因素之后才能確定。因為(wei)(wei)，即使(shi)是(shi)測(ce)量(liang)(liang)同一物理量(liang)(liang)，也有多(duo)種原(yuan)理的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)可供選用，哪一種原(yuan)理的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)更(geng)為(wei)(wei)合適，則需要(yao)根據被(bei)測(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)特點和傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)使(shi)用條件考慮以下一些具(ju)體(ti)問題：量(liang)(liang)程的(de)(de)(de)大小(xiao)；被(bei)測(ce)位置對傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)體(ti)積的(de)(de)(de)要(yao)求；測(ce)量(liang)(liang)方式為(wei)(wei)接觸(chu)式還是(shi)非接觸(chu)式；信號的(de)(de)(de)引(yin)出方法，有線或是(shi)非接觸(chu)測(ce)量(liang)(liang)；傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)來(lai)源(yuan)，國產還是(shi)進口，價格能否(fou)承(cheng)受，還是(shi)自行(xing)研制(zhi)。
在考慮上述(shu)問(wen)題之后(hou)就能確定(ding)選用何種類型的傳感器(qi)，然后(hou)再考慮傳感器(qi)的具體性能指(zhi)標。
2、靈敏度的選擇
通常，在傳感(gan)(gan)器的(de)(de)(de)線性范圍(wei)內，希(xi)望傳感(gan)(gan)器的(de)(de)(de)靈(ling)敏度越高(gao)(gao)越好。因為只(zhi)有靈(ling)敏度高(gao)(gao)時，與被測量(liang)變化對應的(de)(de)(de)輸出信號的(de)(de)(de)值才(cai)比(bi)較大(da)，有利于(yu)信號處理(li)。但要注意的(de)(de)(de)是，傳感(gan)(gan)器的(de)(de)(de)靈(ling)敏度高(gao)(gao)，與被測量(liang)無關(guan)的(de)(de)(de)外(wai)界(jie)噪聲(sheng)也容(rong)易混(hun)入(ru)，也會被放大(da)系(xi)統放大(da)，影響(xiang)測量(liang)精度。因此，要求傳感(gan)(gan)器本身應具有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)信噪比(bi)，盡員減(jian)少從外(wai)界(jie)引入(ru)的(de)(de)(de)廠擾信號。
傳(chuan)感器的(de)(de)靈(ling)敏(min)度(du)是有(you)方向(xiang)性的(de)(de)。當被測(ce)量(liang)是單向(xiang)量(liang)，而(er)且(qie)對其方向(xiang)性要求較高，則應選(xuan)擇其它方向(xiang)靈(ling)敏(min)度(du)小的(de)(de)傳(chuan)感器；如果被測(ce)量(liang)是多維向(xiang)量(liang)，則要求傳(chuan)感器的(de)(de)交叉靈(ling)敏(min)度(du)越(yue)小越(yue)好。
3、頻率響應特性
傳感器的頻率(lv)響(xiang)應特(te)性決定了被測(ce)量的頻率(lv)范圍(wei)，必(bi)須在允許頻率(lv)范圍(wei)內保持不失真的測(ce)量條件，實際上傳感器的響(xiang)應總(zong)有—定延(yan)遲(chi)，希望延(yan)遲(chi)時(shi)間越短(duan)越好。
傳感(gan)器的(de)(de)頻率響應高(gao)，可測的(de)(de)信號頻率范圍就寬，而由于(yu)受到(dao)結構特性(xing)的(de)(de)影響，機械系統(tong)的(de)(de)慣性(xing)較大，因(yin)有頻率低的(de)(de)傳感(gan)器可測信號的(de)(de)頻率較低。
在動態測量中，應(ying)根據信號的特(te)點(穩態、瞬態、隨機等(deng))響應(ying)特(te)性，以免產生過火的誤(wu)差。
4、線性范圍
傳(chuan)感(gan)器(qi)的線(xian)形范(fan)圍(wei)是(shi)指輸出與輸入成正比(bi)的范(fan)圍(wei)。以(yi)理論上講，在此范(fan)圍(wei)內(nei)，靈敏度(du)保持(chi)定值。傳(chuan)感(gan)器(qi)的線(xian)性范(fan)圍(wei)越(yue)寬，則(ze)其(qi)(qi)量程(cheng)越(yue)大，并且能保證(zheng)一定的測量精度(du)。在選擇(ze)傳(chuan)感(gan)器(qi)時，當傳(chuan)感(gan)器(qi)的種類確(que)定以(yi)后首先要(yao)(yao)看其(qi)(qi)量程(cheng)是(shi)否(fou)滿(man)足要(yao)(yao)求(qiu)。
但(dan)實際上，任何傳(chuan)感器都不能(neng)保證(zheng)絕對的線性(xing)，其線性(xing)度也是(shi)相對的。當所(suo)要求測量精(jing)度比(bi)較(jiao)低時(shi)，在一定的范(fan)圍內，可將非線性(xing)誤差較(jiao)小(xiao)的傳(chuan)感器近似看作線性(xing)的，這(zhe)會(hui)給測量帶來大的方便。
5、穩定性
傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)使用一(yi)段時間后，其性能保持不(bu)變化(hua)的能力(li)稱為穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性。影響傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)長期(qi)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性的因素除傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)本(ben)身結構外，主要(yao)是(shi)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)的使用環境(jing)。因此，要(yao)使傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)具有良好的穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性，傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)必須要(yao)有較強的環境(jing)適應能力(li)。
6、精度
精度(du)是(shi)傳感(gan)(gan)器的一個(ge)(ge)重要(yao)的性能指標，它是(shi)關系(xi)到整(zheng)(zheng)個(ge)(ge)測(ce)量系(xi)統(tong)測(ce)量精度(du)的一個(ge)(ge)重要(yao)環節。傳感(gan)(gan)器的精度(du)越(yue)高，其價格越(yue)昂貴，因此，傳感(gan)(gan)器的精度(du)只要(yao)滿(man)足(zu)整(zheng)(zheng)個(ge)(ge)測(ce)量系(xi)統(tong)的精度(du)要(yao)求就(jiu)可以(yi)，不必(bi)選得過(guo)高。這(zhe)樣就(jiu)可以(yi)在滿(man)足(zu)同一測(ce)量目的的諸多傳感(gan)(gan)器中選擇比(bi)較便(bian)宜(yi)和簡單的傳感(gan)(gan)器。
如果測(ce)量(liang)目的(de)是定(ding)性(xing)分析的(de)，選用重復精(jing)(jing)度高的(de)傳感(gan)器即可，不宜選用絕(jue)對量(liang)值精(jing)(jing)度高的(de)；如果是為(wei)了定(ding)量(liang)分析，必(bi)須(xu)獲得(de)精(jing)(jing)確(que)的(de)測(ce)量(liang)值，就需選用精(jing)(jing)度等級能(neng)滿足要求的(de)傳感(gan)器。
對(dui)某些特殊使用場合，無法選(xuan)到合適的傳感器，則需自(zi)行設計制(zhi)(zhi)造傳感器。自(zi)制(zhi)(zhi)傳感器的性能應滿(man)足使用要求。

目前，如何選(xuan)擇(ze)機器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)在當代的應用可謂是越(yue)來越(yue)廣泛，如何選(xuan)擇(ze)機器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)是值得我(wo)們好(hao)好(hao)學習的，現在我(wo)們就深入(ru)了解如何選(xuan)擇(ze)機器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。

相機是機器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)系(xi)統的(de)眼睛，而相機的(de)心臟是圖(tu)像傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)。傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)選擇取決于準確(que)性、輸出、靈敏度、機器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)系(xi)統的(de)成(cheng)本以及(ji)對(dui)應用要(yao)求的(de)充分理解(jie)。對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)主(zhu)要(yao)性能(neng)的(de)基(ji)本理解(jie)能(neng)夠幫(bang)助開發人員迅(xun)速縮(suo)小他們的(de)查(cha)找范圍，找到(dao)合適的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)。

大多數的(de)(de)(de)(de)機器視覺系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)用戶認(ren)識到相(xiang)機是(shi)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)關鍵要(yao)素(su)，經常把它當作(zuo)視覺系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)“芯片”。相(xiang)機本身是(shi)一個復雜(za)的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)統：包括(kuo)鏡頭、信號處理(li)器、通訊接口(kou)，以(yi)及(ji)核心的(de)(de)(de)(de)部分——把光子(zi)轉換成電子(zi)的(de)(de)(de)(de)器件(jian)(jian)：圖像傳(chuan)感(gan)器。鏡頭和其它的(de)(de)(de)(de)部件(jian)(jian)共(gong)同配(pei)合來支持相(xiang)機的(de)(de)(de)(de)功能，傳(chuan)感(gan)器決定相(xiang)機的(de)(de)(de)(de)高性能。

在指(zhi)(zhi)定(ding)的(de)(de)(de)應(ying)用中，三個關鍵的(de)(de)(de)要(yao)素(su)決(jue)(jue)定(ding)了(le)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)：動(dong)態(tai)范圍(wei)、速(su)度(du)(du)和(he)響應(ying)度(du)(du)。動(dong)態(tai)范圍(wei)決(jue)(jue)定(ding)系(xi)統(tong)(tong)(tong)能夠(gou)抓取(qu)的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)像的(de)(de)(de)質量，也被稱作對細節的(de)(de)(de)體(ti)現(xian)能力。傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)指(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)每秒鐘傳(chuan)感器(qi)能夠(gou)產生多少張(zhang)圖(tu)(tu)像和(he)系(xi)統(tong)(tong)(tong)能夠(gou)接收(shou)到的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)像的(de)(de)(de)輸出量。響應(ying)度(du)(du)指(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)傳(chuan)感器(qi)將(jiang)(jiang)光子轉換為電子的(de)(de)(de)效率，它決(jue)(jue)定(ding)系(xi)統(tong)(tong)(tong)需(xu)要(yao)抓取(qu)有用的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)像的(de)(de)(de)亮(liang)度(du)(du)水平(ping)。傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)技(ji)術和(he)設計(ji)共同決(jue)(jue)定(ding)上述特征(zheng)，因此系(xi)統(tong)(tong)(tong)開發(fa)人員在選(xuan)擇(ze)傳(chuan)感器(qi)時必須有自己的(de)(de)(de)衡量標準，詳細的(de)(de)(de)研(yan)究這些特征(zheng)，將(jiang)(jiang)有助于做出正確的(de)(de)(de)判斷。

正確理解動態范圍

傳感器的(de)(de)(de)(de)動態(tai)范圍(wei)是(shi)容易使(shi)人(ren)疑惑和(he)誤解的(de)(de)(de)(de)地方，這是(shi)因為(wei)機器視覺系統(tong)是(shi)數(shu)字(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)。圖像的(de)(de)(de)(de)動態(tai)范圍(wei)包括兩部分：一是(shi)傳感器能夠(gou)工作的(de)(de)(de)(de)曝光范圍(wei)（亮度的(de)(de)(de)(de)倍數(shu)）；其次是(shi)傳感器能夠(gou)數(shu)字(zi)(zi)化像素信(xin)號的(de)(de)(de)(de)電平(ping)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量，用位數(shu)表示。這兩部分通(tong)常是(shi)緊密(mi)相關的(de)(de)(de)(de)。

曝(pu)光的(de)(de)(de)(de)(de)動態范圍表示傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)能夠正常工(gong)作的(de)(de)(de)(de)(de)亮(liang)度水(shui)平。當光子撞擊圖像傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)動像素區域(yu)時產(chan)生電(dian)(dian)子，傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)將其捕獲并存(cun)儲(chu)起(qi)來以備系統讀取。撞擊活(huo)動區域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)光子數(shu)越(yue)多，產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子數(shu)就越(yue)多，在讀取的(de)(de)(de)(de)(de)間隔中，該(gai)過程持續的(de)(de)(de)(de)(de)時間越(yue)長(chang)，被存(cun)儲(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子就越(yue)多。決(jue)定傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)曝(pu)光動態范圍的(de)(de)(de)(de)(de)參數(shu)之一就是(shi)填充存(cun)儲(chu)阱的(de)(de)(de)(de)(de)曝(pu)光。制造傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)半導體加(jia)工(gong)工(gong)藝和電(dian)(dian)路設計共同決(jue)定阱的(de)(de)(de)(de)(de)容量或深(shen)度。

電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)噪音(yin)是傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)夠工作的min曝(pu)光水平，盡(jin)管(guan)沒(mei)有(you)任何光子(zi)(zi)撞(zhuang)擊(ji)活(huo)動的像素(su)區域(yu)，圖像傳(chuan)感(gan)器(qi)也將以(yi)熱量發射的形式產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)。要產(chan)生(sheng)可識別的信號，必須有(you)足夠的光子(zi)(zi)撞(zhuang)擊(ji)活(huo)動的像素(su)區域(yu)，以(yi)便在存儲阱中(zhong)有(you)比暗電(dian)(dian)(dian)流噪音(yin)所產(chan)生(sheng)的電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)數更多(duo)的電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)。傳(chuan)感(gan)器(qi)的min曝(pu)光率是產(chan)生(sheng)至(zhi)少與噪音(yin)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)同樣多(duo)的光電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)數。只有(you)在超過噪音(yin)等量的曝(pu)光水平時(shi)，傳(chuan)感(gan)器(qi)才能(neng)產(chan)生(sheng)有(you)用(yong)的信息。

傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)曝光動(dong)態范(fan)圍(wei)是(shi)(shi)由其(qi)物理和(he)電路(lu)設(she)計(ji)所決(jue)定的(de)功(gong)能，而數字動(dong)態范(fan)圍(wei)只是(shi)(shi)由電路(lu)設(she)計(ji)所決(jue)定的(de)功(gong)能。圖(tu)像傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)數字動(dong)態范(fan)圍(wei)只是(shi)(shi)說(shuo)明它(ta)能夠提供給視覺(jue)系統的(de)明顯的(de)曝光值。8位的(de)傳感(gan)器(qi)(qi)有(you)256個灰度級，10位的(de)有(you)1024個，以此類(lei)推。表(biao)示動(dong)態范(fan)圍(wei)的(de)位數并不是(shi)(shi)反(fan)映傳感(gan)器(qi)(qi)能夠響應(ying)的(de)max曝光的(de)必(bi)須要素，但是(shi)(shi)這兩者(zhe)通常(chang)是(shi)(shi)相對(dui)應(ying)的(de)。

比暗電(dian)(dian)流噪(zao)音水(shui)(shui)平(ping)(ping)小的(de)等量(liang)的(de)信(xin)(xin)號(hao)度(du)不(bu)能產生有(you)用的(de)信(xin)(xin)息(xi)，類似地，如果數(shu)字(zi)化值(zhi)大于傳感器的(de)max信(xin)(xin)號(hao)值(zhi)，也不(bu)會產生額外的(de)信(xin)(xin)息(xi)。在(zai)實踐中，傳感器需(xu)要(yao)設(she)計成等量(liang)信(xin)(xin)號(hao)度(du)與(yu)暗電(dian)(dian)流噪(zao)音水(shui)(shui)平(ping)(ping)等值(zhi)，并有(you)足(zu)夠信(xin)(xin)號(hao)步進度(du)達到飽和的(de)曝(pu)光(guang)(guang)信(xin)(xin)號(hao)水(shui)(shui)平(ping)(ping)。按此(ci)方式設(she)計，傳感器的(de)數(shu)字(zi)動(dong)態(tai)范(fan)圍與(yu)其曝(pu)光(guang)(guang)動(dong)態(tai)范(fan)圍說明的(de)是同一事物：飽和等量(liang)曝(pu)光(guang)(guang)與(yu)噪(zao)音等量(liang)曝(pu)光(guang)(guang)的(de)比率。

交互作用決定取舍

傳感(gan)器(qi)(qi)的動(dong)(dong)態范圍(wei)一定程度上決定機器(qi)(qi)視(shi)覺系(xi)統(tong)所(suo)產生(sheng)(sheng)的圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)，位數(shu)越(yue)高，系(xi)統(tong)能夠分辨的圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)的細節就越(yue)細微。對(dui)更低的暗電流(liu)噪(zao)音和高精度的需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)的日益提高，使傳感(gan)器(qi)(qi)的成本變得越(yue)來(lai)越(yue)昂(ang)貴。然而，不是所(suo)有(you)的應(ying)用都需(xu)(xu)要精細的圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)。因此，設計師(shi)們設計了(le)不同動(dong)(dong)態范圍(wei)的傳感(gan)器(qi)(qi)供選擇。例如，郵包分揀或電子生(sheng)(sheng)產檢查，8位的動(dong)(dong)態范圍(wei)就可以有(you)效(xiao)地工作(zuo)。但(dan)是，醫療和空(kong)中偵察就需(xu)(xu)要14位的動(dong)(dong)態范圍(wei)。應(ying)用需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)還對(dui)傳感(gan)器(qi)(qi)的第(di)二(er)項特征速度提出了(le)要求(qiu)(qiu)

速(su)度(du)是(shi)比(bi)動(dong)態范圍更直(zhi)觀的(de)(de)特征，它只是(shi)衡(heng)量傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)采集和傳(chuan)送(song)圖像到系統的(de)(de)速(su)度(du)有(you)多快。傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)速(su)度(du)也包括兩個(ge)方面(mian)：一(yi)個(ge)是(shi)幀(zhen)頻(pin)，也就(jiu)(jiu)是(shi)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)傳(chuan)送(song)像素數據到系統所需要的(de)(de)時(shi)間。另外(wai)就(jiu)(jiu)是(shi)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)為了采集一(yi)幅有(you)用的(de)(de)圖像所需的(de)(de)曝(pu)光時(shi)間。幀(zhen)頻(pin)永(yong)遠都(dou)不會比(bi)曝(pu)光時(shi)間快，因此幀(zhen)頻(pin)是(shi)用來說(shuo)明傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)性能的(de)(de)通用量值。

在加工檢(jian)查(cha)類的應用中，傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)的速(su)(su)(su)度(du)決定系統的輸出。如果每(mei)一幅圖像(xiang)代表待檢(jian)的一個零件，那么系統每(mei)秒能(neng)夠(gou)檢(jian)查(cha)的零件數量(liang)不會高(gao)(gao)于(yu)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)每(mei)秒能(neng)夠(gou)發送的幀數。當(dang)成(cheng)(cheng)像(xiang)的物體處于(yu)運(yun)動(dong)狀態時(shi)，為防止出現(xian)圖像(xiang)模(mo)糊，必須要求高(gao)(gao)的采集速(su)(su)(su)度(du)。因此(ci)對于(yu)高(gao)(gao)輸出量(liang)的檢(jian)測系統和對高(gao)(gao)速(su)(su)(su)運(yun)動(dong)物體的成(cheng)(cheng)像(xiang)應用需要高(gao)(gao)速(su)(su)(su)的傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)。

速(su)度(du)和動(dong)態范圍是相互關聯的，為了快(kuai)(kuai)速(su)地傳送圖(tu)像，傳感器必(bi)須快(kuai)(kuai)速(su)地對每一個(ge)像素的數(shu)據(ju)進行數(shu)字化。這就意味(wei)著(zhu)模擬到數(shu)字轉換器需(xu)要(yao)快(kuai)(kuai)速(su)地形成(cheng)一個(ge)穩定(ding)的輸出。

從物理層面和(he)設(she)計角度(du)(du)(du)上講，速度(du)(du)(du)應該讓步(bu)于動(dong)(dong)態(tai)范圍(wei)。電路運行的(de)速度(du)(du)(du)越(yue)快，產生的(de)熱(re)量就越(yue)多。傳(chuan)感器(qi)的(de)暗(an)電流噪音(yin)(yin)隨著溫度(du)(du)(du)的(de)增(zeng)加而增(zeng)加，因(yin)此傳(chuan)感器(qi)的(de)速度(du)(du)(du)越(yue)高(gao)，其(qi)噪音(yin)(yin)就越(yue)大，動(dong)(dong)態(tai)范圍(wei)就越(yue)低。高(gao)速的(de)傳(chuan)感器(qi)比低速的(de)傳(chuan)感器(qi)的(de)噪音(yin)(yin)更大，而且能提供的(de)動(dong)(dong)態(tai)范圍(wei)更低。

傳感器的速(su)度(du)與其第三項特征響應(ying)度(du)也是(shi)相關聯(lian)的

應(ying)(ying)用中所(suo)需的幀頻越高，用于曝光(guang)的時間(jian)就越少(shao)。為了減少(shao)曝光(guang)時間(jian)，設計師需要增(zeng)加光(guang)照的亮度(du)，如(ru)果(guo)不(bu)增(zeng)加亮度(du)，就只能(neng)選(xuan)擇高響應(ying)(ying)度(du)的傳感器。

響(xiang)應(ying)度(du)是(shi)指在(zai)給定(ding)的(de)(de)(de)(de)曝光條(tiao)件下，所產(chan)生的(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)強度(du)（V）。在(zai)圖像傳感(gan)器(qi)(qi)中，有三個(ge)因(yin)素(su)控制響(xiang)應(ying)度(du)：第一是(shi)量(liang)(liang)子(zi)的(de)(de)(de)(de)效率(lv)，或(huo)者(zhe)說是(shi)每個(ge)光子(zi)所產(chan)生的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)。第二個(ge)要(yao)素(su)是(shi)存儲電(dian)荷(he)（q）的(de)(de)(de)(de)傳感(gan)器(qi)(qi)輸出電(dian)路(lu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)容(rong)（C）的(de)(de)(de)(de)大(da)小，電(dian)荷(he)的(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)公式是(shi)V=q/C。第三個(ge)要(yao)素(su)是(shi)傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)輸出放(fang)大(da)器(qi)(qi)增益(yi)。如果傳感(gan)器(qi)(qi)在(zai)與噪(zao)音等量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)曝光水平下運(yun)行時(shi)，增益(yi)本身并不能(neng)提高傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)響(xiang)應(ying)度(du)。

開發人員在為他們的(de)機器視覺系統(tong)選(xuan)購傳感(gan)器時(shi)，必須在動態(tai)范(fan)圍(wei)，速(su)度(du)和響應度(du)這(zhe)(zhe)三(san)個關鍵要素(su)之間做出取(qu)舍。高速(su)度(du)和低(di)光照度(du)將導(dao)致噪音增(zeng)加并(bing)降低(di)動態(tai)范(fan)圍(wei)。在動態(tai)范(fan)圍(wei)允許(xu)的(de)情況下，對成像(xiang)細(xi)節的(de)高要求也需(xu)要提(ti)高光照強度(du)以彌補較低(di)的(de)響應度(du)。傳感(gan)器本(ben)身所具有的(de)物理屬(shu)性(xing)，不(bu)可避免地要在這(zhe)(zhe)三(san)項關鍵要素(su)之間做出平衡。

以上提到(dao)的三項關鍵要素并不是構(gou)成傳(chuan)感器(qi)選擇(ze)的唯一(yi)考量(liang)，另外(wai)還(huan)有兩(liang)項重要的因素：傳(chuan)感器(qi)的分辨(bian)率和像素間距，其中任何一(yi)項都能(neng)夠影(ying)響圖(tu)像的質量(liang)，并且(qie)與上述三項關鍵要素相互作用(yong)。

分辨率是(shi)指由多少個像素構成一幅圖像，它(ta)是(shi)反映傳感(gan)(gan)器(qi)尺寸和像素間距(ju)的(de)(de)量值。應(ying)用所(suo)需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)傳感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)分辨率決定于幾項相(xiang)關的(de)(de)要(yao)(yao)素：包括視野(ye)、工(gong)作距(ju)離、傳感(gan)(gan)器(qi)大(da)小和像素間距(ju)以(yi)(yi)及系統所(suo)要(yao)(yao)求的(de)(de)采集空間細節所(suo)需(xu)的(de)(de)像素的(de)(de)數量等(deng)。傳感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)分辨率越高，其時鐘必須(xu)運行得越快，以(yi)(yi)獲得需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)幀頻。因此，傳感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)分辨率對(dui)速度有非常(chang)大(da)的(de)(de)影響。

像(xiang)素(su)間(jian)距(ju)(ju)定義單個像(xiang)素(su)區域(yu)(yu)的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)(xiao)，與傳感器的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)(xiao)共同作用(yong)來決(jue)定傳感器的(de)(de)(de)分(fen)辨率(lv)。由于傳感器通常只有有限的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)(xiao)可(ke)選(xuan)，所以像(xiang)素(su)的(de)(de)(de)間(jian)距(ju)(ju)越小(xiao)(xiao)(xiao)，其(qi)分(fen)辨率(lv)就越高。像(xiang)素(su)間(jian)距(ju)(ju)能夠(gou)(gou)影響(xiang)響(xiang)應度，但是間(jian)距(ju)(ju)越小(xiao)(xiao)(xiao)，每個像(xiang)素(su)能夠(gou)(gou)采集光子(zi)的(de)(de)(de)活動區域(yu)(yu)就越小(xiao)(xiao)(xiao)。

最終(zhong)，所有這(zhe)些傳(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)要素都要與相機(ji)的(de)(de)其它(ta)部件相互影響。相機(ji)鏡頭(tou)的(de)(de)分(fen)辨(bian)率是(shi)通過(guo)調(diao)制解調(diao)函(han)數（MTF）來衡量的(de)(de)，例如，鏡頭(tou)的(de)(de)分(fen)辨(bian)率必(bi)須與傳(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)像(xiang)素間距(ju)相匹配，才能獲得理(li)想的(de)(de)成像(xiang)質量。在(zai)傳(chuan)感(gan)(gan)器分(fen)辨(bian)率允許的(de)(de)范圍內，一(yi)個5微米MTF的(de)(de)鏡頭(tou)在(zai)3微米的(de)(de)像(xiang)素間距(ju)的(de)(de)傳(chuan)感(gan)(gan)器上所成的(de)(de)黑白線模(mo)式(shi)只能形成灰色的(de)(de)圖像(xiang)。因(yin)此(ci)，在(zai)選(xuan)購(gou)傳(chuan)感(gan)(gan)器時(shi)必(bi)須采購(gou)與之匹配的(de)(de)其它(ta)系(xi)統部件。

重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)一點是(shi)(shi)要(yao)(yao)充分(fen)理解應(ying)用(yong)對傳(chuan)感器(qi)動態(tai)范圍、速度和(he)響應(ying)度的(de)(de)需求(qiu)。需求(qiu)決(jue)定哪(na)些性能是(shi)(shi)在可接(jie)受的(de)(de)范圍之內，最終決(jue)定系統的(de)(de)其(qi)它(ta)部(bu)件的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)。

（來源(yuan)：網絡(luo)，版權歸(gui)原作者）