高光譜相機(jī)的圖像傳感器有哪些類型？CCD和CMOS作為高光譜相機(jī)最為常用的兩種圖像傳感器，它們之間有著諸多的差異。本文對(duì)CCD傳感器的類型和CCD和CMOS傳感器之間的區(qū)別做了介紹，對(duì)此感興趣的用戶可以了解一下！

高光譜相機(jī)圖像傳感器的類型：

圖像傳感器由一系列的感光單元（對(duì)應(yīng)于數(shù)字圖像的像素）構(gòu)成。每一個(gè)感光單元都與一個(gè)處理器連接，該處理器負(fù)責(zé)測(cè)定感光單元被光線激發(fā)的電位。它就像傳統(tǒng)攝像機(jī)的膠片，只不過它們記錄的是光線的強(qiáng)度而不是顏色。根據(jù)結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的不同，可以將圖像傳感器分為基于CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物）技術(shù)和基于CCD（電荷耦合器件）技術(shù)的圖像傳感器，其中CCD圖像傳感技術(shù)在1970年由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功，在20世紀(jì)80年代得到了快速的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于攝影測(cè)量、圖像采集以及自動(dòng)化檢測(cè)等領(lǐng)域，而CMOS圖像傳感技術(shù)的出現(xiàn)比CCD還要早一年，并且隨著集成電路工藝的成熟，也已發(fā)展成為常用的固體圖像傳感器，多用于高端的民用數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中。

高光譜相機(jī)CCD圖像傳感器的類型：

CCD圖像傳感器又分為線陣和面陣兩種，且在實(shí)際應(yīng)用中各有優(yōu)缺點(diǎn)。面陣CCD的優(yōu)點(diǎn)是可以直接獲取二維圖像信息，測(cè)量圖像直觀。缺點(diǎn)是像元總數(shù)多，而每行的像元數(shù)一般較線陣少，幀幅率受到限制，在邊角處容易出現(xiàn)圖像的畸變。而對(duì)于線陣CCD 來說，其優(yōu)點(diǎn)是一維像元數(shù)可以做得很多，總像元數(shù)較面陣 CCD 相機(jī)少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數(shù)高，特別適用于一維動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測(cè)量。由于生產(chǎn)技術(shù)的制約，單個(gè)面陣CCD的面積很難達(dá)到一般工業(yè)測(cè)量對(duì)視場(chǎng)的需求，而線陣CCD的分辨力高，價(jià)格低廉，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方面，尤其是在要求視場(chǎng)大，圖像分辨率高的情況下具有面陣 CCD不可比擬的優(yōu)勢(shì)，所以線陣CCD加掃描運(yùn)動(dòng)獲取圖像的方案目前被廣泛使用。

CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的區(qū)別：

作為兩種最為常用的圖像傳感器，CCD和CMOS之間有著諸多的差異，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、結(jié)構(gòu)的不同

CCD傳感器中每一行中每一個(gè)像素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)像素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個(gè)像素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。它們的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。

2、靈敏度不同

靈敏度代表傳感器的光敏單元收集光子產(chǎn)生電荷信號(hào)的能力。CCD圖像傳感器靈敏度較CMOS傳感器高30%-50%。這主要因?yàn)镃CD像元耗盡區(qū)深度可達(dá)10mm，具有可見光及近紅外光譜段的完全收集能力，而CMOS的象元對(duì)紅光及近紅外光的吸收比較困難。

3、響應(yīng)速度不同

由于CCD采用了串行連續(xù)掃描的工作方式，可以一次性的讀出整行或者整列的數(shù)據(jù)。而CMOS采用的是單點(diǎn)信號(hào)傳輸?shù)姆绞剑ㄟ^簡(jiǎn)單的二維坐標(biāo)平面尋址技術(shù)，可以對(duì)任意的象元讀出數(shù)據(jù)，故基于CMOS技術(shù)的圖像傳感器的信號(hào)傳輸速度較快。

4、噪聲不同

CCD有專屬的數(shù)據(jù)通道，可以保證信號(hào)傳輸?shù)牟皇д?，保證了圖像的完整性。而CMOS的每個(gè)象元都直接連接到AD轉(zhuǎn)換器上，沒有專門的通道可以使用，造成了噪點(diǎn)的增加，影響了到圖像的品質(zhì)。

5、成本不同

CCD 傳感器的中一個(gè)象元的損壞就會(huì)導(dǎo)致整排或整列數(shù)據(jù)不能傳送，而 CMOS 圖像傳感器采用的是半導(dǎo)體電路常用的CMOS工藝，所以其周邊電路可以很容易的集成到芯片中，節(jié)省了成本。故 CCD 傳感器的成本要高于CMOS.

總的來說，雖然CCD和CMOS圖像傳感器在各方面的比較中各有優(yōu)勢(shì)，但是由于CCD傳感器在靈敏度和控制噪聲方面的優(yōu)越表現(xiàn)，使它逐漸成為了圖像傳感器的主流。