相機(ji)(ji)(ji)是(shi)機(ji)(ji)(ji)器視覺系統的核心部(bu)(bu)件，廣泛應用于各個領域，尤其是(shi)用于生產(chan)監控(kong)、測量任務和質量控(kong)制等(deng)。工業數字相機(ji)(ji)(ji)通常(chang)(chang)比常(chang)(chang)規的標準數字相機(ji)(ji)(ji)更加(jia)堅固耐用。這是(shi)因為它們必須(xu)能夠應對各種復雜多變的外部(bu)(bu)影(ying)響，如(ru)應用于高(gao)溫、高(gao)濕、粉(fen)塵等(deng)惡劣環境。工業相機(ji)(ji)(ji)的分(fen)類(lei)形式(shi)有很多，下面是(shi)常(chang)(chang)見的一些分(fen)類(lei)方式(shi)。
面陣相機和線陣相機
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面(mian)陣相機與(yu)線(xian)(xian)陣相機的(de)(de)區別在于前者是以面(mian)為(wei)單位進(jin)行(xing)圖像(xiang)采集，可以直接獲得完整的(de)(de)二(er)維(wei)圖像(xiang)信(xin)息，后者的(de)(de)以“線(xian)(xian)”為(wei)單位，雖然也是二(er)維(wei)圖形，但長度(du)較長，而(er)寬度(du)卻只有幾個像(xiang)素。這(zhe)是因(yin)為(wei)線(xian)(xian)陣相機的(de)(de)傳感(gan)器只有一行(xing)感(gan)光元(yuan)素。
雖然面(mian)陣相(xiang)機(ji)(ji)的(de)像(xiang)元(yuan)總數較多(duo)，但(dan)分布(bu)到每一(yi)行的(de)像(xiang)素單元(yuan)卻少于線陣相(xiang)機(ji)(ji)，因此面(mian)陣相(xiang)機(ji)(ji)的(de)分辨率(lv)(lv)和掃(sao)描(miao)頻率(lv)(lv)一(yi)般低于線陣相(xiang)機(ji)(ji)。
由于線(xian)(xian)陣(zhen)相機的(de)感(gan)(gan)(gan)光元素呈(cheng)現“線(xian)(xian)”狀(zhuang)，采集到的(de)圖像(xiang)(xiang)信息(xi)也是線(xian)(xian)狀(zhuang)，為了采集完整(zheng)的(de)圖像(xiang)(xiang)信息(xi)，往(wang)往(wang)需要配合掃描運(yun)動。如采集勻速(su)直線(xian)(xian)運(yun)動金屬、纖維(wei)等材料的(de)圖像(xiang)(xiang)。線(xian)(xian)陣(zhen)圖像(xiang)(xiang)傳感(gan)(gan)(gan)器以CCD為主，市場上曾經也出現過(guo)一些線(xian)(xian)陣(zhen)CMOS圖像(xiang)(xiang)傳感(gan)(gan)(gan)器，但(dan)是，線(xian)(xian)陣(zhen)CCD仍是主流。
目前，陷陣(zhen)(zhen)CCD加(jia)掃描運動獲(huo)取圖像的(de)方案應(ying)(ying)用廣泛，尤其在要(yao)求視場范圍大、圖像分辨率高的(de)情況下。面陣(zhen)(zhen)相機可以用于(yu)面積、形狀、位置測(ce)量(liang)(liang)或(huo)表(biao)面質(zhi)量(liang)(liang)檢測(ce)等，直接(jie)獲(huo)取二(er)維圖形能一定程(cheng)度(du)上減少圖像處理(li)算法(fa)的(de)復雜度(du)。在實(shi)際的(de)工程(cheng)應(ying)(ying)用當中，需要(yao)根據工程(cheng)需求選擇(ze)。
黑白相機和彩色相機
黑(hei)白相機(ji)和(he)彩色相機(ji)很容(rong)易理解，輸出圖像是黑(hei)白的(de)就是黑(hei)白相機(ji)，彩色的(de)就是彩色相機(ji)。
先來看簡(jian)單(dan)的(de)黑(hei)白(bai)相(xiang)(xiang)機，當光(guang)(guang)線(xian)照射到(dao)感光(guang)(guang)芯(xin)片(pian)時(shi)，光(guang)(guang)子(zi)信號會轉換成電子(zi)信號。由(you)于光(guang)(guang)子(zi)的(de)數(shu)目與電子(zi)的(de)數(shu)目成比例，主要統計(ji)出(chu)電子(zi)數(shu)目就能形成反應光(guang)(guang)線(xian)強弱的(de)黑(hei)白(bai)圖像(xiang)。經過相(xiang)(xiang)機內部(bu)的(de)微處(chu)理(li)器處(chu)理(li)，輸出(chu)就是(shi)一幅數(shu)字圖像(xiang)。在黑(hei)白(bai)相(xiang)(xiang)機中，光(guang)(guang)的(de)顏色信息(xi)是(shi)沒有被保(bao)留的(de)。
實際上CCD是無(wu)法區分(fen)(fen)(fen)顏色(se)的，只能感受到(dao)(dao)信號的強(qiang)弱。在這種(zhong)情況(kuang)下為了采集彩色(se)圖像(xiang)，理論上可以使(shi)用分(fen)(fen)(fen)光(guang)棱鏡將光(guang)線分(fen)(fen)(fen)成光(guang)學三原色(se)（RGB），接著(zhu)使(shi)用三個(ge)CCD去分(fen)(fen)(fen)別感知強(qiang)弱，最(zui)好在綜合到(dao)(dao)一起。這種(zhong)方案理論上可行，但是采用3個(ge)CCD加(jia)分(fen)(fen)(fen)光(guang)棱鏡使(shi)得成本驟增。最(zui)好的辦法是僅使(shi)用一個(ge)CCD也能輸(shu)出各種(zhong)彩色(se)分(fen)(fen)(fen)量。
CCD和CMOS
圖像傳感器(qi)是工業(ye)相機的核心(xin)元件，主要有(you)CCD和(he)CMOS兩(liang)種。
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)是(shi)互補金屬氧(yang)化(hua)物半導體，CMOS 圖像傳感(gan)器(qi)陣面中(zhong)的每一個(ge)像元都是(shi)由(you)三個(ge)部分組合而成，分別是(shi)感(gan)光(guang)二極管、放(fang)大(da)器(qi)和讀(du)出(chu)電路，然而由(you)于每個(ge)單元獨(du)立輸出(chu)，這(zhe)也使得每個(ge)放(fang)大(da)器(qi)的輸出(chu)結果都不盡(jin)相同，所以(yi) CMOS 陣列所獲取的圖像噪聲較大(da)，圖像的質量也相對降低，但是(shi)，對于一般的精度要求，還是(shi)可(ke)以(yi)滿足的。
在(zai)集成(cheng)電(dian)路領域中，CMOS采用的(de)工(gong)藝是基本的(de)工(gong)藝，工(gong)藝相對來說(shuo)不(bu)復雜，所以(yi)成(cheng)本也(ye)(ye)(ye)不(bu)高，光(guang)電(dian)靈敏(min)度較高等優點。它(ta)的(de)一(yi)些性(xing)能參數也(ye)(ye)(ye)在(zai)不(bu)斷(duan)被(bei)優化，應用也(ye)(ye)(ye)越來越廣(guang)，總(zong)體(ti)來說(shuo)，CMOS 的(de)性(xing)價(jia)比還是較高的(de)。
CCD （Charge-coupled Device）的(de)全名是電(dian)荷(he)耦合器件。CCD是一種(zhong)半(ban)導體器件，能(neng)夠把光(guang)學影像(xiang)(xiang)轉化(hua)為數字信號，CCD上(shang)植入(ru)的(de)微小光(guang)敏物(wu)質稱作像(xiang)(xiang)素(su)(Pixel)，一塊CCD上(shang)包含的(de)像(xiang)(xiang)素(su)數越多(duo)，其提(ti)供(gong)(gong)的(de)畫面(mian)分辨率也就越高(gao)。CCD提(ti)供(gong)(gong)很好的(de)圖像(xiang)(xiang)質量、抗噪(zao)能(neng)力和相機設(she)計時的(de)靈活性。
盡管由于(yu)增加(jia)了外(wai)部電路使得(de)系統的尺(chi)寸變(bian)大，復雜性提高(gao)，但在電路設(she)計(ji)時可(ke)更加(jia)靈(ling)活，可(ke)以(yi)盡可(ke)能的提升CCD相機的某些特(te)別關(guan)注(zhu)的性能。CCD更適合于(yu)對相機性能要(yao)求(qiu)非常高(gao)而對成(cheng)本控制不太(tai)嚴格(ge)的應用領域，如天文，高(gao)清晰度的醫療X光影像、和其他需(xu)要(yao)長(chang)時間曝光，對圖像噪聲要(yao)求(qiu)嚴格(ge)的科學應用。
目前，CCD在性(xing)能(neng)方面還(huan)仍然優(you)于CMOS。不過，隨(sui)著CMOS圖像傳感器(qi)技術(shu)的(de)不斷(duan)(duan)進(jin)步，在其本身具備的(de)集成性(xing)、低功耗、低成本的(de)優(you)勢(shi)基礎上，噪聲與敏(min)感度方面有了很(hen)大的(de)提升，與CCD傳感器(qi)差距不斷(duan)(duan)縮小(xiao)。
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