高光谱相机的图像传感器有哪些类型？CCD和CMOS什么区别？

高光谱相机的图像传感器有哪些类型？CCD和CMOS作为高光谱相机最为常用的两种图像传感器，它们之间有着诸多的差异。本文对CCD传感器的类型和CCD和CMOS传感器之间的区别做了介绍，对此感兴趣的用户可以了解一下！

高光谱相机图像传感器的类型：

图像传感器由一系列的感光单元（对应于数字图像的像素）构成。每一个感光单元都与一个处理器连接，该处理器负责测定感光单元被光线激发的电位。它就像传统摄像机的胶片，只不过它们记录的是光线的强度而不是颜色。根据结构和材质的不同，可以将图像传感器分为基于CMOS（互补金属氧化物）技术和基于CCD（电荷耦合器件）技术的图像传感器，其中CCD图像传感技术在1970年由美国贝尔实验室研制成功，在20世纪80年代得到了快速的发展，现在已经被广泛应用于摄影测量、图像采集以及自动化检测等领域，而CMOS图像传感技术的出现比CCD还要早一年，并且随着集成电路工艺的成熟，也已发展成为常用的固体图像传感器，多用于高端的民用数码产品当中。

高光谱相机CCD图像传感器的类型：

CCD图像传感器又分为线阵和面阵两种，且在实际应用中各有优缺点。面阵CCD的优点是可以直接获取二维图像信息，测量图像直观。缺点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少，帧幅率受到限制，在边角处容易出现图像的畸变。而对于线阵CCD 来说，其优点是一维像元数可以做得很多，总像元数较面阵 CCD 相机少，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。由于生产技术的制约，单个面阵CCD的面积很难达到一般工业测量对视场的需求，而线阵CCD的分辨力高，价格低廉，在工业现场测量方面，尤其是在要求视场大，图像分辨率高的情况下具有面阵 CCD不可比拟的优势，所以线阵CCD加扫描运动获取图像的方案目前被广泛使用。

CCD图像传感器和CMOS图像传感器的区别：

作为两种最为常用的图像传感器，CCD和CMOS之间有着诸多的差异，主要表现在以下几个方面：

1、结构的不同

CCD传感器中每一行中每一个像素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。它们的结构示意图如下图所示。

2、灵敏度不同

灵敏度代表传感器的光敏单元收集光子产生电荷信号的能力。CCD图像传感器灵敏度较CMOS传感器高30%-50%。这主要因为CCD像元耗尽区深度可达10mm，具有可见光及近红外光谱段的完全收集能力，而CMOS的象元对红光及近红外光的吸收比较困难。

3、响应速度不同

由于CCD采用了串行连续扫描的工作方式，可以一次性的读出整行或者整列的数据。而CMOS采用的是单点信号传输的方式，通过简单的二维坐标平面寻址技术，可以对任意的象元读出数据，故基于CMOS技术的图像传感器的信号传输速度较快。

4、噪声不同

CCD有专属的数据通道，可以保证信号传输的不失真，保证了图像的完整性。而CMOS的每个象元都直接连接到AD转换器上，没有专门的通道可以使用，造成了噪点的增加，影响了到图像的品质。

5、成本不同

CCD 传感器的中一个象元的损坏就会导致整排或整列数据不能传送，而 CMOS 图像传感器采用的是半导体电路常用的CMOS工艺，所以其周边电路可以很容易的集成到芯片中，节省了成本。故 CCD 传感器的成本要高于CMOS.

总的来说，虽然CCD和CMOS图像传感器在各方面的比较中各有优势，但是由于CCD传感器在灵敏度和控制噪声方面的优越表现，使它逐渐成为了图像传感器的主流。