機(jī)器視覺系統(tǒng)成像由工業(yè)相機(jī)來進(jìn)行圖像采集，而工業(yè)相機(jī)中的芯片起到光電轉(zhuǎn)換和電荷儲(chǔ)存功能，下面我們來看下CCD芯片的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。

CCD ( Charge Coupled Device ) 電荷藕合器件圖像傳感器，它集成在高感光度的半導(dǎo)體單晶材料上，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD表面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì)將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號(hào)加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。

CCD常見的傳輸方式

1、Interline transfer隔行傳輸

CCD曝光后所產(chǎn)生的電荷都被轉(zhuǎn)移到附近的移位寄存器，通過垂直傳送向下轉(zhuǎn)移到底部，按一定排序輸出，它的優(yōu)點(diǎn)在于曝光后即可將電荷儲(chǔ)存在寄存器，繼續(xù)拍照速度較快，感光和傳輸不在同一列，從而避免了兩者之間的沖突。

隔行傳輸?shù)娜秉c(diǎn)是，寄存器占用了感光面的面積， 相應(yīng)地犧牲了動(dòng)態(tài)范圍。芯片并不是所有面積都在感光，這樣，對(duì)于定位測(cè)量要求比較高的應(yīng)用會(huì)有影響。這種CCD成本較低。

2、Full Frame全幀

陣列的每一個(gè)像素都感光。傳輸時(shí)，每一列向單行串行寄存器上相對(duì)應(yīng)的位置轉(zhuǎn)移。同時(shí)，串行寄存器向陣列的出口轉(zhuǎn)移。

它是一種架構(gòu)更簡(jiǎn)單的感光設(shè)計(jì)。鑒于Interline的缺點(diǎn)，F(xiàn)ull Frame可以利用整個(gè)感光區(qū)域(沒有寄存區(qū)的設(shè)計(jì))，有效的增大感光面積，同時(shí)也適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間曝光。

感光和電荷輸出過程是分開的。因此Full Frame的相機(jī)在傳送電荷時(shí)必須使用機(jī)械快門(無法使用電子快門)，同時(shí)也限制Full Frame CCD連續(xù)拍照的能力。

3、Frame transfer幀傳輸

Frame transfer的架構(gòu)介于Interline和Full Frame之間，它分成上下兩個(gè)部分，下半部是感光區(qū)，上半部是暫存區(qū)。整體來說Full Transfer非常類似Full Frame，它的特點(diǎn)在于直接規(guī)劃一個(gè)大型寄存區(qū)。一旦CCD工作，它可以迅速將電荷轉(zhuǎn)移到下方的寄存區(qū)中，本身可以繼續(xù)曝光。這種設(shè)計(jì)讓Full Transfer同Interline一樣可使用電子快門，同時(shí)也增加了感光面積和速度，兼顧動(dòng)、靜態(tài)的拍攝能力。

4、Line線陣

Line 線陣CCD是以一維感光點(diǎn)構(gòu)成，利用目標(biāo)物與相機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來掃描圖像。由于照片是一行行組成，速度比使用2維CCD（面陣）的相機(jī)慢。