相機都有哪些種類？我們常說的 CCD 就是相機么？除了 2D 平面相機，是否還有其他種類的相機，原理又是什么？下面這篇文章給您一一道來。

相機都有哪些種類？我們常說的 CCD 就是相機么？除了 2D 平面相機，是否還有其他種類的相機，原理又是什么？下面這篇文章給您一一道來。

一，相機就是 CCD 么？

通常，我們把相機都叫作 CCD，CCD 已經(jīng)成了相機的代名詞。其實很可能正在使用的是 CMOS。CCD 以及 CMOS 都稱為感光元件，都是將光學圖像轉(zhuǎn)換為電子信號的半導體元件。他們在檢測光時都采用光電二極管，但是在信號的讀取和制造方法上存在不同。兩者的區(qū)別如下：

二，像素

所謂像素，是指圖像的最小構(gòu)成單位。電腦中的圖像，是通過像素（或者稱為 PIXEL）這一規(guī)則排列的點的集合進行表現(xiàn)的。每一個點都擁有色調(diào)和階調(diào)等色彩信息，由此就可以描繪出彩色的圖像。

例如：液晶顯示器上會顯示「分辨率 ：1280×1024」等。這表示橫向的像素數(shù)為 1280，縱向的像素數(shù)為 1024。這樣的顯示器的像素總數(shù)即為 1280×1024＝1,310,720。由于像素數(shù)越多，則越可以表現(xiàn)出圖像的細節(jié)，因此也可以說「清晰度更高」。

三，像素直徑

所謂像素直徑，是指每個 CCD 元件的大小，通常使用μm 作為單位。
嚴謹?shù)恼f，這個大小中包含了受光元件與信號傳送通路。（＝像素間距，即某個像素的中心到鄰近一個像素的中心的距離）。也就是說，像素直徑與像素間距的值是一樣的。如果像素直徑較小，則圖像將通過較小的像素進行描繪，因此可以獲得更加精細的圖像?？梢酝ㄟ^像素直徑和有效像素數(shù)，求出 CCD 元件的受光部的大小。

假設(shè)某個 CCD 元件的條件如下所示：

• 有效像素數(shù)… 768 × 484
• 像素直徑… 8.4μm × 9.8μm

則受光部的大小為

• 橫向 768 × 8.4μm ＝ 6.4512mm
• 縱向 484 × 9.8μm ＝ 4.7432mm

四，CCD 的大小

CCD 感光元件的大小，一般分為采用英寸單位表示和采用 APS-C 大小等規(guī)格表示這 2 種方式。
采用英寸表示時，該尺寸并不是拍攝的實際尺寸，而是相當于攝像管的對角長度。

【例】1/2 英寸的 CCD 表示「擁有相當于 1/2 英寸的攝像管的拍攝范圍」。
為什么如此計算呢？這是由于當初制造 CCD 的目的就是用來代替電視機錄像機的攝像管的。當時，由于想要繼續(xù)使用鏡頭等光學用品的需求比較強烈，由此就誕生了這種奇怪的規(guī)格。主要的英寸規(guī)格的尺寸如下表所示。

五，快門速度

快門速度，表示 CCD 或 CMOS 感光元件中蓄積電荷的時間。
如果快門速度為 1/250，則蓄積光的時間為 1/250 秒。快門速度越快，則元件的受光量越少，相反如果快門速度越慢，則元件的受光量越多。
也可以說，快門速度將起到了調(diào)整光量的作用。
關(guān)于快門速度和受光量（正確來說應該稱為蓄積的電荷量），存在以下的關(guān)系：

【例】如果將快門速度基準定為 1/1000 秒（1ms），則

• 快門速度變?yōu)?1/500 秒（2ms），則受光量變?yōu)?2 倍。
• 快門速度變?yōu)?1/2000 秒（0.5ms），則受光量變?yōu)?1/2。

六，增益

所謂增益，是指將圖像信號進行電子增幅的過程。用于圖像處理的 CCD 中，配備了可以通過在暗處拍攝時增幅信號，從而看上去變得明亮的功能。另外，還配有根據(jù)拍攝對象的亮度自動進行調(diào)整的增益控制功能等。

【例】在 1/10000 快門速度下拍攝，增加增益前后的對比如下：

七，1D 相機（線掃描相機）

面型相機

前面所有我們提到的像素呈矩陣排列的 CCD，即為覆蓋視覺檢測中 99% 應用的面陣相機。

線型相機

而線陣相機在長度方向目前最多有 16K 像素，但是寬度方向只有一個像素。通過移動來獲取圖像。

相比于平面相機，線掃相機主要優(yōu)勢體現(xiàn)在兩個方面：

1. 更高的分辨率。
2. 成像質(zhì)量更高。（反光產(chǎn)品，柱狀體產(chǎn)品）

另外，對于布匹裝的連續(xù)監(jiān)測的產(chǎn)品，線掃描相機也非常方便。

但是，相比于面陣相機，線掃描相機成本更高，安裝架設(shè)難度更高。同時，需要配合編碼器來配合觸發(fā)拍照，需要有這方面的 Know-how。

最后，線掃描相機需要使用特殊的鏡頭和光源。

八，3D 相機

目前市面的 3D 相機根據(jù)成像原理不同，主要分為三種。

1. 激光類（Laser）
2. 多目類（Binocular Vision）
3. 光柵類（Strip Pattern）

1，激光類（Laser）

主要是通過三角反射原理，激光發(fā)生器投出激光束照在物體表面，反射回來的光線被 CCD 接受，然后建模成 3D 圖像。

激光掃描成像

2，雙目類（Binocular Vision）

雙目立體視覺是指用兩臺性能相當、位置固定的 CCD 攝像機， 獲取同一景物的兩幅圖像，通過兩個攝像頭所獲取的二維圖像，來計算出景物的三維信息。
在原理上比較類似人類的雙目視覺。組建一個完整的雙目立體視覺系統(tǒng)一般需要經(jīng)過攝像機標定，圖像匹配，深度計算等步驟。

九，2.5D 相機

（詳細介紹請參考之前歷史文章）通過控制光源從不同角度照明，得到圖像凹凸信息產(chǎn)生的陰影圖像，而最后合成計算得到 3D 信息的圖像（注：高度 “Z” 方向不能定量測量，所以叫 2.5D）。

原圖 --> 合成圖像

本文轉(zhuǎn)載自基恩士官網(wǎng)， 原文地址 www.keyence.com.cn