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相機是機器視覺系統(tǒng)的眼睛，而相機的心臟是圖像傳感器。傳感器的選擇取決于準確性、輸出、靈敏度、機器視覺系統(tǒng)的成本以及對應用要求的充分理解。對傳感器主要性能的基本理解能夠幫助開發(fā)人員迅速縮小他們的查找范圍，找到合適的傳感器。

　　大多數(shù)的機器視覺系統(tǒng)的用戶認識到相機是系統(tǒng)的關鍵要素，經(jīng)常把它當作視覺系統(tǒng)的“芯片”。相機本身是一個復雜的系統(tǒng)：包括鏡頭、信號處理器、通訊接口，以及zui核心的部分——把光子轉(zhuǎn)換成電子的器件：圖像傳感器。鏡頭和其它的部件共同配合來支持相機的功能，傳感器zui終決定相機的zui高性能。

　　業(yè)內(nèi)的許多討論都集中在加工技術上，以及CMOS和CCD傳感器孰優(yōu)孰劣。這兩種技術都有其優(yōu)勢和不足之處，所加工的傳感器有著不同的性能。zui終用戶關心的不是傳感器是“如何”被制造出來的，而是其在zui終應用中的表現(xiàn)。

　　在的應用中，三個關鍵的要素決定了傳感器的選擇：動態(tài)范圍、速度和響應度。動態(tài)范圍決定系統(tǒng)能夠抓取的圖像的質(zhì)量，也被稱作對細節(jié)的體現(xiàn)能力。傳感器的速度指的是每秒鐘傳感器能夠產(chǎn)生多少張圖像和系統(tǒng)能夠接收到的圖像的輸出量。響應度指的是傳感器將光子轉(zhuǎn)換為電子的效率，它決定系統(tǒng)需要抓取有用的圖像的亮度水平。傳感器的技術和設計共同決定上述特征，因此系統(tǒng)開發(fā)人員在選擇傳感器時必須有自己的衡量標準，詳細的研究這些特征，將有助于做出正確的判斷。

　　正確理解動態(tài)范圍

　　傳感器的動態(tài)范圍是zui容易使人疑惑和誤解的地方，這是因為機器視覺系統(tǒng)是數(shù)字的。圖像的動態(tài)范圍包括兩部分：一是傳感器能夠工作的曝光范圍（亮度的倍數(shù)）；其次是傳感器能夠數(shù)字化像素信號的電平的數(shù)量，用位數(shù)表示。這兩部分通常是緊密相關的。

　　曝光的動態(tài)范圍表示傳感器能夠正常工作的亮度水平。當光子撞擊圖像傳感器的活動像素區(qū)域時產(chǎn)生電子，傳感器將其捕獲并存儲起來以備系統(tǒng)讀取。撞擊活動區(qū)域的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的電子數(shù)就越多，在讀取的間隔中，該過程持續(xù)的時間越長，被存儲的電子就越多。決定傳感器曝光動態(tài)范圍的參數(shù)之一就是填充存儲阱的曝光。制造傳感器的半導體加工工藝和電路設計共同決定阱的容量或深度。

　　電子噪音是傳感器能夠工作的zui低曝光水平，盡管沒有任何光子撞擊活動的像素區(qū)域，圖像傳感器也將以熱量發(fā)射的形式產(chǎn)生電子。要產(chǎn)生可識別的信號，必須有足夠的光子撞擊活動的像素區(qū)域，以便在存儲阱中有比暗電流噪音所產(chǎn)生的電子數(shù)更多的電子。傳感器的zui低曝光率是產(chǎn)生至少與噪音電子同樣多的光電子數(shù)。只有在超過噪音等量的曝光水平時，傳感器才能產(chǎn)生有用的信息。

　　傳感器的曝光動態(tài)范圍是由其物理和電路設計所決定的功能，而數(shù)字動態(tài)范圍只是由電路設計所決定的功能。圖像傳感器的數(shù)字動態(tài)范圍只是說明它能夠提供給視覺系統(tǒng)的明顯的曝光值。8位的傳感器有256個灰度級，10位的有1024個，以此類推。表示動態(tài)范圍的位數(shù)并不是反映傳感器能夠響應的zui高曝光的必須要素，但是這兩者通常是相對應的。

　　比暗電流噪音水平小的等量的信號度不能產(chǎn)生有用的信息，類似地，如果數(shù)字化值大于傳感器的zui大信號值，也不會產(chǎn)生額外的信息。在實踐中，傳感器需要設計成等量信號度與暗電流噪音水平等值，并有足夠信號步進度達到飽和的曝光信號水平。按此方式設計，傳感器的數(shù)字動態(tài)范圍與其曝光動態(tài)范圍說明的是同一事物：飽和等量曝光與噪音等量曝光的比率。

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