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影象感測器的工作原理是利用光電器件的光電轉換功能,將感光面上的光像轉換為與光像成相應比例關係的電訊號。
影象感測器是一種半導體裝置,能夠把光學影像轉化為數字訊號。感測器上植入的微小光敏物質稱作畫素。一塊感測器上包含的畫素數越多,其提供的畫面解析度也就越高。它的作用就像膠片一樣,但它是把影象畫素轉換成數字訊號。
影象感測器是組成數字攝像頭的重要組成部分,也是應用在攝影攝像方面的高階技術元件,根據元件不同可分為CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合元件)和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,金氧半導體元件)兩大類。CCD是應用在攝影攝像方面的高階技術元件,CMOS則應用於較低影像品質的產品中,它的優點是製造成本較CCD更低,功耗也低得多,這也是市場很多采用USB介面的產品無須外接電源且價格便宜的原因。儘管在技術上有較大的不同,但CCD和CMOS兩者效能差距不是很大,只是CMOS攝像頭對光源的要求要高一些,但現在該問題已經基本得到解決。在相同的解析度下,宜選擇元件尺寸較大的為好。影象感測器又叫感光元件。
我長期從事機器視覺教學與科研工作,可以具體介紹一下其工作原理。
科學地說,影象感應器應該叫影象感測器,是相機的核心元器件。其工作基本原理是:影象感測器上有很多感光單元,能夠把光訊號轉變為電荷訊號,然後經儲存、轉移電路對外輸出,形成模擬影象訊號,再經過A/D轉換、白平衡、校正等硬體處理,形成數字影象。
影象感測器按晶片工藝可分為CCD感測器和CMOS感測器,按結構又可分為面陣和線陣影象感測器。
CCD感測器的光電轉換元件是電荷耦合器件,工藝比較複雜,成本高,但成像精度高,影象質量好,在要求較高精度的視覺測量與機器人視覺定位中優先使用。世界上只有少數國家可以生產。
CMOS感測器的光電轉換元件是光電二極體,工藝較簡單,成本低。在安防監控、字元識別、手機等領域廣泛應用。
面陣影象感測器(如上圖),感光單元呈矩形分佈,常見的工業面陣影象感測器有640*480、1280*1024等規格,分別代表物理畫素30萬和130萬等。
而線陣影象感測器(如下圖),感光單元呈線形分佈。常見的工業線陣影象感測器有1K、2K等,代表1000、2000個感光單元。線陣影象感測器適用於運動物體高速採集,比如:布匹檢測、鋼帶檢測,等。