图像分析的前提是镜头捕捉光信号并将其转换成有序的电信号。与民用相机不同，工业相机具有更高的图像稳定性、传输能力和抗干扰能力，是机器视觉系统的关键组成部分。目前市场上的工业相机产品主要有有线阵列相机、面阵相机、3D相机和智能相机。智能相机将图像采集、处理和通信功能集成到单个相机中，已经成为工业相机的发展趋势。
图像传感器是相机的核心，按芯片类型可分为CCD和CMOS图像传感器。两者都使用光电二极管进行光电转换，但工作原理和产品特性差异较大。
电荷耦合器件图像传感器是由光电二极管和存储区组成的矩阵。每个感光元件将光转换成电荷后，直接输出到下一个感光元件的存储单元，以此类推，直到最后一个感光元件形成统一输出。然后放大器放大电信号，一个特殊的模数转换芯片将模拟信号转换成数字信号。而CMOS传感器中的每个光敏元件都直接集成了一个放大器和模数转换逻辑(ADC)。当光敏二极管接收照明并产生模拟电信号时，电信号首先被光敏元件中的放大器放大，然后直接转换成相应的数字信号。
CMOS传感器在机器视觉应用的早期，由于在处理快速变化的图像时，由于电流变化频繁，容易过热，难以抑制噪声，所以只适用于图像质量要求不高的低端工业产品；而CCD由于具有图像质量更高、抗噪声能力更强的优点，多用于高端场合。
随着CMOS传感器在消费类电子器件中的广泛应用，推动了CMOS技术的发展，其性能得到了显著提高，同时制造成本也大大降低。CMOS传感器的分辨率和图像质量正在接近CCD传感器。CMOS传感器凭借高速(帧率)、高分辨率(像素数)、低功耗、最新改善的噪声系数、量子效率和色彩概念等优势，已经确立了稳定的市场地位，正在工业图像处理的诸多领域逐步取代CCD传感器。以Basler的工业相机产品为例，在分辨率相近的情况下，CMOS的帧率明显高于CCD，并且量子效率、信噪比、动态范围更高，暗噪声更低。可见，CMOS在某些性能指标上已经达到或超过了CCD的水平，具有替代CCD的能力。
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