工业相机是将目标物体的表面特征信息转化为数字信号（或者模拟信号）的一种采集设备。

一、工业相机的成像原理

工业相机主要由光电传感器和转换电路组成。 

光线照射到被检测物体的表面，反射光经过透镜，再进入相机的光电传感器；

光电传感器的感光元件将光信号转换成电信号；

再经过转换电路将电信号转换成数字信号。

二、工业相机的分类

1、按照感光芯片的分类：可分为CCD相机和CMOS相机

CCD相机：CCD就是电荷耦合的意思，是将感光元件接收到的光信号，根据不同的光强度，转换成不同的电流大小。感光元件最终输出的是模拟电信号。等所有的感光元件的模拟电信号输出完之后，再将模拟电信号统一放大，再转换成数字信号。

就因为以上原因，CCD相机输出的图像噪点少，图像质量高，灵敏度和动态响应好。但是成本高，动态范围小，功耗也高。

CMOS相机：CMOS相机的感光元件将放大部分和模数转换部分整到一起，每个感光元件输出的模拟电流信号都能被放大并转换成数字信号，最终将所有的数字信号合并，输出给DSP芯片进行处理。每个元件的放大倍数是无法统一的。

因此CMOS相机输出的图像噪点就比较多，图像质量相对差一些。但是成本低，功耗小，动态范围大，分辨率高。

2、按照传感器像素排列方式分类：可分为线阵相机和面阵相机

线阵相机：线阵相机的传感器只有1行感光元件，它需要再运动中拍摄，一行一行的扫描目标物体的表面，再根据输出合成特定像素大小的图像。

线阵相机数据传输快，灵敏度高，分辨率高，适合用在高精度高速检测的地方。但是一行一行的扫描效率太低了，成本还高，拼接图像的参数调试麻烦，一般人不好驾驭。

面阵相机：面阵相机的传感器是一整面的，可以直接输出完整的平面图像。操作也简单，因此面阵相机再机器视觉中用的比较多。面阵相机的分辨率和帧率还是不如线阵相机。

3、按照色彩分类：可分为黑白相机和彩色相机

黑白相机：黑白相机是将不同强度的光信号转换成256级的灰度值，通过亮暗来表示目标物体的信息。黑白图像可以被图像处理软件直接处理，简化了图像格式的转换过程。

彩色相机：彩色相机通过RGB三个颜色通道输出图像信息，能更真实反应目标物体的颜色信息。如果不关注颜色的话，大部分还是选用黑白相机。

4、按照输出数据的方式：可分为数字相机和模拟相机

数字相机内部有模数转换器，直接输出数字信号。模拟相机没有模数转换器，需要将信号传送给专门的图像采集卡处理。

三、工业相机的接口

工业相机常用的接口有USB、GIGE、Camera Link、Fireware

USB相机：支持热插拔，使用便捷，成本低，最高传输速度480Mbps;

GIGE相机：成本低、传输带宽1Gbit,可使用标准的NIC卡，因此GIGE相机被广泛使用；

Camera Link相机：传输速度可达6400Mbps，抗干扰能力强，价格也高，用在高速数据场合；

Fireware相机：主要用于嵌入式系统。

四、工业相机的主要参数

工业相机的主要参数包括分辨率、像素尺寸、感光芯片尺寸、帧率、像素深度、曝光时间这6个。

1、分辨率：分辨率也就是图像所包含的像素数量，通常用 宽*高 W * H来表示W是图像水平方向上的像素数量，H是图像垂直方向上的像素数量。

2、像素尺寸：像素尺寸是单个像素的大小。

3、感光芯片的尺寸：是图像传感器感光区域的大小，它决定了视觉系统的物理放大倍率，常用inch来表示，就是对角线的长度。

4、帧率：帧率是指相机每秒钟能拍摄的图像张数，也叫帧数。帧率越大，相机获取单帧图像的时间就越少。在运动中拍摄目标时，要保证帧率与运动速度相匹配。帧率过低，拍摄的图像辉出现拖影。

5、像素深度：像素深度是指每个像素用来存储信号的数据位数。灰度图像一般是8bits,0--255,共256级。彩色图像一般是RGB三个通道，每个通道8bits,一共24bits。像素深度越深，图像越清晰，但是存储空间也越大，采集和处理的时间也越长。

6、曝光时间：曝光时间是指相机拍摄物体时，快门从打开到关闭的时间。曝光时间越短，进光量就越少，拍摄的图像就暗，图像拖影的现象也少，感觉拖影就是光吃饱了撑着了。拍的高速运动的物体时，为保证图像不产生拖影，应该让物体在曝光时间内移动的距离不超过一个像元尺寸（像元就是单个感光元件，像元的尺寸有时可以理解成像素的尺寸）。