2. Sensor基础
做工业相机这行，Sensor 就是咱们的「眼睛」。选错 Sensor，后面 ISP 调得再好也白搭。今天我把 Sensor 最核心的三个知识点掰开揉碎讲清楚：感光元件类型、快门机制、还有色彩滤波。
CMOS vs CCD：两种主流感光技术
先说说 CMOS 和 CCD。这俩都是把光转成电信号的半导体器件，但干活的方式完全不同。
| 对比项 | CCD | CMOS |
|---|---|---|
| 读出方式 | 逐行转移，统一输出 | 每个像素独立读出 |
| 功耗 | 高（需要多路电压） | 低（单电源即可） |
| 噪声 | 低（读出路径单一） | 较高（像素级放大器差异） |
| 速度 | 慢（串行读出） | 快（并行读出） |
| 成本 | 高（工艺复杂） | 低（标准 CMOS 工艺） |
| 工业应用 | 高精度、低噪声场景 | 高速、高帧率、嵌入式视觉 |
我个人习惯在高速检测项目里首选 CMOS。为什么？因为 CMOS 可以做到几百甚至上千帧每秒，CCD 很难跟上。但如果你做的是天文成像或医疗病理切片那种对噪声极其敏感的场景，CCD 仍然是更好的选择。
卷帘快门 vs 全局快门：别让「果冻效应」毁了你的图像
快门机制这事，很多新手容易忽略。说白了，快门决定了 Sensor 怎么「曝光」和「读出」。
全局快门（Global Shutter）
所有像素同时开始曝光，同时结束。曝光结束后统一读出。好处是运动物体不会变形。
卷帘快门（Rolling Shutter）
像素逐行曝光，逐行读出。第一行开始曝光时，最后一行还没开始。如果物体在运动，拍出来就像果冻一样扭曲——这就是「果冻效应」。
我记得有一次帮客户调试产线上的药瓶检测。他们用的卷帘快门 Sensor，瓶子在传送带上快速移动，拍出来的瓶盖永远是歪的。我一看就知道是果冻效应。换成全局快门后，问题立刻解决。
Bayer 阵列与色彩滤波：单色 Sensor 如何看到彩色世界
Sensor 本身只能感知光的强度，分不清颜色。那彩色图像怎么来的？答案就是 Bayer 阵列——一种在像素表面覆盖彩色滤波片（CFA）的排列方式。
标准 Bayer 阵列
最常见的排列是 RGGB：每个 2x2 像素块里，1 个红色、2 个绿色、1 个蓝色。为什么绿色多一倍？因为人眼对绿色最敏感。
R G R G R G
G B G B G B
R G R G R G
G B G B G B每个像素只记录一种颜色，其他两种颜色需要通过插值算法算出来——这个过程叫「去马赛克」（Demosaicing）。
其他 CFA 模式
- RCCC：用于交通监控，红色通道增强
- RCCB：弱光场景，更多全色像素
- RGBW：加入白色像素提升灵敏度
你想想看，如果 Sensor 分辨率是 1920x1080，那实际每个颜色通道只有一半或四分之一的分辨率。ISP 的 Demosaic 算法好坏，直接决定图像细节和伪彩程度。
知识体系总览
下面这张图把本章的核心关系串起来了。建议你保存下来，以后选 Sensor 时对照着看。
实际选型建议
说了这么多理论，最后给点实在的。我总结了一个 Sensor 选型清单，每次做项目前都过一遍：
- 运动还是静止？ 运动物体必须全局快门，静止物体卷帘快门够用
- 彩色还是黑白？ 彩色需要 Bayer 阵列，黑白灵敏度更高
- 帧率要求？ 超过 100fps 基本只能选 CMOS
- 噪声容忍度？ 高精度测量选 CCD 或高端 CMOS
- 成本预算？ 消费级 CMOS 几十块，工业 CCD 上千块