典型圖畫傳感器的核心是CCD單元(charge-coupled device，電荷耦合器材)或規(guī)范CMOS單元(complementary meta-oxide semiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體)。CCD和CMOS傳感器具有類似的特性，它們被廣泛運用于高精穩(wěn)磁式靜力水準(zhǔn)儀上。不過，現(xiàn)代大都傳感器均運用CMOS單元，這主要是出于制作方面的考慮。傳感器和光學(xué)器材常常整合在一起用于制作晶片級攝像機，這種攝像機被用在類似于生物學(xué)或顯微鏡學(xué)等范疇，如圖1所示。

圖畫傳感器是為滿意不同運用的特殊目標(biāo)而規(guī)劃的，它供給了不同級別的靈敏度和質(zhì)量。想要了解各種傳感器，可查閱其廠商信息。例如，為了在硅基模和動態(tài)呼應(yīng)(用于完成光強度和色彩檢測)之間有一個最好的折中，對一個特定的半導(dǎo)體制作進(jìn)程，需優(yōu)化每個光電二極管傳感器單位的大小和組成成分。

對計算機視覺而言，采樣理論的作用具有重要意義，如目標(biāo)場景的像素范圍就會用到Nyquist頻率。高精度無線油壓變送器分辨率和光學(xué)器材能一起為每個像素供給滿意的分辨率，以便對感愛好特征進(jìn)行成像，因此有這樣的定論：愛好特征的采樣(或成像)頻率應(yīng)該是重要像素(對感愛好的特征而言)中最小像素大小的兩倍。當(dāng)然，對成像精度而言，兩倍的過采樣僅僅是一個最低目標(biāo)，在實際運用中，并不容易決定單像素寬度的特征。

對于給定的運用，要取得最好的成果，需校準(zhǔn)攝像機系統(tǒng)，以便在不同光照和距離條件下確認(rèn)像素位深度(bit depth)的傳感器噪聲以及動態(tài)范圍。為了能處理傳感器對任何色彩通道所產(chǎn)生的噪聲和非線性呼應(yīng)，而且檢測和校對像素壞點、處理幾何失真的建模，需發(fā)展合適的傳感器處理辦法。假如運用測驗形式來規(guī)劃一個簡單標(biāo)定辦法，這種辦法在灰度、色彩、特征像素大小等方面具有由細(xì)到粗的突變，就會看到成果。

1、傳感器資料

硅制圖畫傳感器運用最廣，當(dāng)然也會運用其他資料，比如在工業(yè)和軍事運用中會用鎵(Ga)來覆蓋比硅更長的紅外波長。不同的攝像機，其圖畫傳感器的分辨率會有所不同。從單像素光電晶體管攝像機(它經(jīng)過一維直線掃描陣列用于工業(yè)運用)，到一般攝像機上的二維長方形陣列(一切到球形整列的途徑均用于高分辨率成像)，都有可能用到。(本章最后會介紹傳感器裝備和攝像機裝備)。

一般成像傳感器選用CCD、CMOS、BSI和Foveon辦法進(jìn)行制作。硅制圖畫傳感器具有一個非線性的光譜呼應(yīng)曲線，這會很好地感知光譜的近紅外部分，但對藍(lán)色、紫色和近紫外部分就感知得不好(如圖2所示)。

從這9點帶你全方位知道圖畫傳感器

圖2：幾種硅光電二極管的典型光譜呼應(yīng)?？梢宰⒁獾?，光電二極管在900納米附近的近紅外范圍內(nèi) 具有高的敏感度，而在橫跨400納米～700納米的可見光范圍內(nèi)具有非線性的敏感度。 因為規(guī)范的硅呼應(yīng)的原因，從攝像機中去掉IR濾波器會添加近紅外的靈敏度。(光譜數(shù)據(jù)圖畫的運用已取得OSI光電股份有限公司的許可)

注意，當(dāng)讀入原始數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)離散化成數(shù)字像素時，會導(dǎo)致硅光譜呼應(yīng)。傳感器制作商在這個區(qū)域做了規(guī)劃補償，但是，當(dāng)根據(jù)運用標(biāo)定攝像機系統(tǒng)并規(guī)劃傳感器處理辦法時，應(yīng)該考慮傳感器的色彩呼應(yīng)。

2、傳感器光電二極管元件

圖畫傳感器的關(guān)鍵在于光電二極管的大小或元件的大小。運用小光電二極管的傳感器元件所捕獲的光子數(shù)量沒有運用大的光電二極管多。假如元件尺度小于可捕獲的可見光波長(如長度為400納米的藍(lán)光)，那么為了校對圖畫色彩，在傳感器規(guī)劃中有必要克服其他問題。傳感器廠商花費很多精力來規(guī)劃優(yōu)化元件大小，以保證一切的色彩能同等成像(如圖3所示)。在極端的情況下，因為缺乏累積的光子和傳感器讀出噪聲，小的傳感器可能對噪聲更加敏感。假如二極發(fā)光管傳感器元件太大，那么硅資料的顆粒大小和費用會添加，這沒有任何優(yōu)勢可言。一般商業(yè)傳感器設(shè)備具有的傳感器元件大小至少為1平方微米，每個液位傳感器廠家會不同，但為了滿意某些特殊的需求會有一些折中。