机器视觉检测的基础知识-相机篇

相机都有哪些种类？我们常说的 CCD 就是相机么？除了 2D 平面相机，是否还有其他种类的相机，原理又是什么？下面这篇文章给您一一道来。

相机都有哪些种类？我们常说的 CCD 就是相机么？除了 2D 平面相机，是否还有其他种类的相机，原理又是什么？下面这篇文章给您一一道来。

一，相机就是 CCD 么？

通常，我们把相机都叫作 CCD，CCD 已经成了相机的代名词。其实很可能正在使用的是 CMOS。CCD 以及 CMOS 都称为感光元件，都是将光学图像转换为电子信号的半导体元件。他们在检测光时都采用光电二极管，但是在信号的读取和制造方法上存在不同。两者的区别如下：

	CCD	CMOS
制造技术	比较困难	比较容易（可以转而使用通用半导体制造装置）
制造成本	高价	低价
消耗电力	多	少
干扰	比较少	比较高
对光的敏感度	高	不如 CCD

二，像素

所谓像素，是指图像的最小构成单位。电脑中的图像，是通过像素（或者称为 PIXEL）这一规则排列的点的集合进行表现的。每一个点都拥有色调和阶调等色彩信息，由此就可以描绘出彩色的图像。

例如：液晶显示器上会显示「分辨率：1280×1024」等。这表示横向的像素数为 1280，纵向的像素数为 1024。这样的显示器的像素总数即为 1280×1024＝1,310,720。由于像素数越多，则越可以表现出图像的细节，因此也可以说「清晰度更高」。

三，像素直径

所谓像素直径，是指每个 CCD 元件的大小，通常使用μm 作为单位。
严谨的说，这个大小中包含了受光元件与信号传送通路。（＝像素间距，即某个像素的中心到邻近一个像素的中心的距离）。也就是说，像素直径与像素间距的值是一样的。如果像素直径较小，则图像将通过较小的像素进行描绘，因此可以获得更加精细的图像。可以通过像素直径和有效像素数，求出 CCD 元件的受光部的大小。

假设某个 CCD 元件的条件如下所示：

有效像素数… 768 × 484
像素直径… 8.4μm × 9.8μm

则受光部的大小为

横向 768 × 8.4μm ＝ 6.4512mm
纵向 484 × 9.8μm ＝ 4.7432mm

四，CCD 的大小

CCD 感光元件的大小，一般分为采用英寸单位表示和采用 APS-C 大小等规格表示这 2 种方式。
采用英寸表示时，该尺寸并不是拍摄的实际尺寸，而是相当于摄像管的对角长度。

【例】1/2 英寸的 CCD 表示「拥有相当于 1/2 英寸的摄像管的拍摄范围」。
为什么如此计算呢？这是由于当初制造 CCD 的目的就是用来代替电视机录像机的摄像管的。当时，由于想要继续使用镜头等光学用品的需求比较强烈，由此就诞生了这种奇怪的规格。主要的英寸规格的尺寸如下表所示。

尺寸	对角长度	拍摄区域
2/3 英寸	11mm	W8.8×H6.6mm
1/2 英寸	8mm	W6.4×H4.8mm
1/3 英寸	6mm	W4.8×H3.6mm
1/4 英寸	4.5mm	W3.6×H2.0mm

五，快门速度

快门速度，表示 CCD 或 CMOS 感光元件中蓄积电荷的时间。
如果快门速度为 1/250，则蓄积光的时间为 1/250 秒。快门速度越快，则元件的受光量越少，相反如果快门速度越慢，则元件的受光量越多。
也可以说，快门速度将起到了调整光量的作用。
关于快门速度和受光量（正确来说应该称为蓄积的电荷量），存在以下的关系：

【例】如果将快门速度基准定为 1/1000 秒（1ms），则