机器视觉系统中工业相机CCD芯片四种扫描方式

机器视觉系统中工业相机CCD芯片四种扫描方式

机器视觉系统成像由工业相机来进行图像采集，而工业相机中的芯片起到光电转换和电荷储存功能，下面我们来看下CCD芯片的相关基础知识。

CCD ( Charge Coupled Device ) 电荷藕合器件图像传感器，它集成在高感光度的半导体单晶材料上，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号。 CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

CCD常见的传输方式

1、Interline transfer隔行传输

CCD曝光后所产生的电荷都被转移到附近的移位寄存器，通过垂直传送向下转移到底部，按一定排序输出，它的优点在于曝光后即可将电荷储存在寄存器，继续拍照速度较快，感光和传输不在同一列，从而避免了两者之间的冲突。

隔行传输的缺点是，寄存器占用了感光面的面积， 相应地牺牲了动态范围。芯片并不是所有面积都在感光，这样，对于定位测量要求比较高的应用会有影响。这种CCD成本较低。

2、Full Frame全帧

阵列的每一个像素都感光。传输时，每一列向单行串行寄存器上相对应的位置转移。同时，串行寄存器向阵列的出口转移。

它是一种架构更简单的感光设计。鉴于Interline的缺点， Full Frame可以利用整个感光区域(没有寄存区的设计)，有效的增大感光面积，同时也适应长时间曝光。

感光和电荷输出过程是分开的。因此Full Frame的相机在传送电荷时必须使用机械快门(无法使用电子快门)，同时也限制Full Frame CCD连续拍照的能力。

3、 Frame transfer帧传输

Frame transfer的架构介于Interline 和Full Frame之间，它分成上下两个部分，下半部是感光区，上半部是暂存区。整体来说 Full Transfer 非常类似Full Frame，它的特点在于直接规划一个大型寄存区。一旦CCD工作，它可以迅速将电荷转移到下方的寄存区中，本身可以继续曝光。这种设计让Full Transfer同Interline一样可使用电子快门，同时也增加了感光面积和速度，兼顾动、静态的拍摄能力。

4、Line线阵

Line 线阵CCD是以一维感光点构成，利用目标物与相机之间的相对运动来扫描图像。由于照片是一行行组成，速度比使用2维CCD（面阵）的相机慢。