工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵的組件之一，其將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻碾娦盘?hào)，可按照數(shù)據(jù)傳送方式分為ccd/cmos，也可按結(jié)構(gòu)特性分為線陣/面陣等；選型時(shí)主要取決于使用場(chǎng)景、分辨率、幀率等因素，結(jié)合像元大小、靶面尺寸等參數(shù)完成，是影響圖像質(zhì)量最直接的因素。

一、芯片類型

一般來說，工業(yè)相機(jī)可按照芯片類型分為CCD和CMOS兩種，這里我們分別展開介紹。

在感光元件受到光照后，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，產(chǎn)生大小與光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的電流（模擬信號(hào)）。在CCD傳感器中，每一個(gè)感光元件都不對(duì)此作進(jìn)一步的處理，而是將它直接輸出到垂直寄存器，傳到水平寄存器中，最后經(jīng)一個(gè)放大器放大后統(tǒng)一輸出（由于感光元件生成的電信號(hào)實(shí)在太微弱且存在電壓損耗，無法直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，因此這些輸出數(shù)據(jù)必須做統(tǒng)一的放大處理—這項(xiàng)任務(wù)是由CCD傳感器中的放大器專門負(fù)責(zé)）。經(jīng)放大器處理之后，每個(gè)像點(diǎn)的電信號(hào)強(qiáng)度都獲得同樣幅度的增大（因信號(hào)均通過一個(gè)放大器進(jìn)行放大，所以產(chǎn)生的噪點(diǎn)較少）。后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，最終以二進(jìn)制數(shù)字圖像矩陣的形式輸出給專門的DSP處理芯片。

相對(duì)于CCD的工作方式，CMOS傳感器中每一個(gè)感光元件都直接整合了放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換邏輯，當(dāng)感光二極管接受光照、產(chǎn)生模擬的電信號(hào)之后，電信號(hào)首先被該感光元件中的放大器放大，然后直接轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。換句話說，在CMOS傳感器中，每一個(gè)感光元件都可產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出，所得數(shù)字信號(hào)合并之后被直接送交DSP芯片處理。由于放大器屬于模擬器件，因此很難保證每個(gè)像點(diǎn)的放大率都保持嚴(yán)格一致，導(dǎo)致放大后的圖像數(shù)據(jù)無法代表拍攝物體的原貌體現(xiàn)在最終的輸出結(jié)果上，使得品質(zhì)明顯低于CCD傳感器，不過目前這方面的技術(shù)已大幅改善。

二、結(jié)構(gòu)類型

面陣相機(jī)。視覺系統(tǒng)中普遍提及的多為面陣相機(jī)，其傳感器包含多行感光元素，常用尺寸有1、2/3、1/2、1/3英寸等，單幀圖像即可獲取完整二維信息。

線陣相機(jī)。與面陣相機(jī)相比，線陣相機(jī)通常僅有一行感光元素（灰度），因此通常具有更高的掃描頻率和分辨率。常用于檢測(cè)連續(xù)的材料，如布料、滾筒等。被測(cè)物通常勻速運(yùn)動(dòng)（或速度可測(cè)）, 利用一臺(tái)或多臺(tái)相機(jī)對(duì)其逐行連續(xù)掃描，以達(dá)到對(duì)其整個(gè)表面均勻檢測(cè)的目的。相較于面陣相機(jī)，線陣相機(jī)分辨率更高，在部分工業(yè)產(chǎn)線、高反場(chǎng)景更為適用，但需結(jié)合對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)臺(tái)/傳送帶、線光源等。

三、關(guān)鍵參數(shù)

1. 分辨率（Resolution）

相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)（Pixels），對(duì)于工業(yè)數(shù)字相機(jī)一般是近似與光電傳感器的有效像素?cái)?shù)（像素總數(shù)中被用來進(jìn)行有效的光電轉(zhuǎn)換并輸出圖像信號(hào)的像素）對(duì)應(yīng)，分辨率越高，圖像越清晰，細(xì)節(jié)還原越好。

2. 像素深度（Pixel Depth）

即每像素?cái)?shù)據(jù)的位數(shù)，以灰度相機(jī)為例，常用8bit（255灰度級(jí)），目前最高支持到16bit（65535灰度級(jí)），細(xì)節(jié)更為豐富?？赏ㄟ^分辨率、像素深度等參數(shù)大概計(jì)算出單幀圖像大小。例如對(duì)于像素深度為8bit的500萬像素，則整張圖片（BMP，JPG有損壓縮）理論上應(yīng)該有：

(500?10000?8)/(1024?1024?8)=4.768??

3. 最大幀率（Frame Rate）/行頻（Line Rate）

相機(jī)采集傳輸圖像的速率，對(duì)于面陣相機(jī)一般為每秒采集的幀數(shù)（Frames/Sec.），而對(duì)于線陣相機(jī)為每秒采集的行數(shù)（Hz）。

4. 曝光方式（Exposure）和快門速度（Shutter）

對(duì)于工業(yè)線陣相機(jī)都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式，曝光時(shí)間可以與行周期一致，也可以設(shè)定一個(gè)固定的時(shí)間；面陣相機(jī)有全局曝光和卷簾曝光等幾種常見方式，全局曝光通常不會(huì)存在拖影等問題。曝光時(shí)間最短可到ns級(jí)。同時(shí)，曝光時(shí)間可直接影響到幀率等問題，通常情況下當(dāng)曝光時(shí)間超過一定閾值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致相機(jī)幀率的大幅下降，具體原因后續(xù)將會(huì)展開介紹。