視覺傳感器的圖像采集單元主要由CCD / CMOS相機(jī)，光學(xué)系統(tǒng)，照明系統(tǒng)和圖像采集卡組成，將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像并將其傳輸?shù)綀D像處理單元。 常用的圖像傳感器主要包括CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。

　　1. CCD圖像傳感器

　　CCD和電子耦合組件就像傳統(tǒng)相機(jī)膠卷的光敏系統(tǒng)一樣，它是一種感測(cè)光的電路設(shè)備。  CCD圖像傳感器由三層微透鏡，彩色濾光片和光敏元件組成。  CCD圖像傳感器的每個(gè)光敏元件都由一個(gè)光電二極管和一個(gè)控制相鄰電荷的存儲(chǔ)單元組成。 光電管用于捕獲光子。 它將光子轉(zhuǎn)換成電子。 收集的光越強(qiáng)，產(chǎn)生的電子數(shù)量越多。 電子信號(hào)越強(qiáng)，記錄起來(lái)就越容易，而且不容易丟失，并且圖像細(xì)節(jié)也會(huì)更豐富。

　　（1）CCD圖像傳感器的成像原理

　　二極管用于將光轉(zhuǎn)換成電荷。 當(dāng)攝影師完成聚焦并按下快門時(shí)，由光打開的快門會(huì)通過馬賽克色塊入射到CCD圖像傳感器上。 接收光電子裝置后，光敏二極管釋放電子，并且所產(chǎn)生的電子的數(shù)量與光電二極管感測(cè)到的光成比例。 曝光結(jié)束后，每個(gè)光電二極管包含不同數(shù)量的電子，并且我們?cè)陲@示器上看到的數(shù)字圖像由電子數(shù)量表示并存儲(chǔ)，然后控制電路從CCD讀取圖像，以合成這三個(gè)圖像。 紅色R，綠色G和藍(lán)色B的原色，并將它們放大并數(shù)字化。 這些數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)碼相機(jī)的緩沖區(qū)中，最后寫入相機(jī)的移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中以完成數(shù)碼照片拍攝。

　?。?）CCD圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)

　　高分辨率，低噪聲，高靈敏度，寬動(dòng)態(tài)范圍，良好的線性特性曲線，大面積靈敏度，低圖像失真，改進(jìn)，重量輕，低功耗，無(wú)磁場(chǎng)影響，良好的電荷轉(zhuǎn)移效率，批量生產(chǎn)，穩(wěn)定 質(zhì)量好，堅(jiān)固，不易老化。

　　（3）CCD圖像傳感器的缺點(diǎn)

　　隨著CCD的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，其缺點(diǎn)逐漸暴露出來(lái)：首先，CCD芯片技術(shù)復(fù)雜，不能與標(biāo)準(zhǔn)工藝兼容。 其次，CCD技術(shù)芯片需要大的電壓和功耗，因此CCD技術(shù)芯片價(jià)格昂貴并且使用不便。

　　2. CMOS圖像傳感器

　　CMOS圖像傳感器的工作原理

　　首先，外部光照射像素陣列，發(fā)生光電效應(yīng)，并且在像素單元中產(chǎn)生相應(yīng)的電荷。 行選擇邏輯單元根據(jù)需要選擇相應(yīng)的行像素單元。 行像素單元中的圖像信號(hào)通過相應(yīng)列的信號(hào)總線傳輸?shù)较鄳?yīng)的模擬信號(hào)處理單元和A / D轉(zhuǎn)換器，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)以進(jìn)行輸出。 行選擇邏輯單元可以逐行或隔行掃描像素陣列。 行選擇邏輯單元和列選擇邏輯單元一起使用以實(shí)現(xiàn)圖像的窗口提取功能。 模擬信號(hào)處理單元的主要功能是放大信號(hào)并提高信噪比。

　　另外，為了獲得質(zhì)量合格的實(shí)用相機(jī)，芯片中必須包括各種控制電路，例如曝光時(shí)間控制，自動(dòng)增益控制等。 為了使芯片中電路的每個(gè)部分都按照指定的速度工作，必須使用多個(gè)時(shí)序控制信號(hào)。 為了方便相機(jī)的應(yīng)用，還需要芯片輸出一些定時(shí)信號(hào)，例如同步信號(hào)，線路啟動(dòng)信號(hào)，場(chǎng)啟動(dòng)信號(hào)等。