工業(yè)內窺鏡是一種利用成像技術檢查設備內部情況的無損檢測工具，反映成像質量的技術指標——像素數，總是備受購買者的關注。然而像素數并不是一個簡單的概念，與其同時存在的還有原生像素數和有效像素數，這些概念有什么關聯(lián)呢？本文為您作深入剖析。

工業(yè)內窺鏡探頭前端的圖像傳感器是捕獲圖像的核心器件。在工作時，圖像傳感器上的眾多感光單元將捕獲的光子轉換成電信號，然后在屏幕上輸出反映設備內部情況的檢測圖像。這些感光單元就是人們常說的像素，其總數目就是像素數。

對于制造好的圖像傳感器來說，感光單元的數目是固定的，但是這些感光單元能否在成像過程中發(fā)揮有效的作用，特別是在內窺檢測的低照度情況下能否捕捉清晰影像，很大程度上取決于每個感光單元感光區(qū)域的大小，較大的感光區(qū)域能捕捉更多的光子，從而在低照度情況下保持良好的敏感性，輸出清晰的畫質。而感光區(qū)域的大小，與圖像傳感器的類型和工作原理相關。

圖像傳感器有CCD和CMOS之分，它們都采用感光單元作為影像捕獲的基本單位，而作為感光單元核心的感光二極管，都能在接收光線照射之后產生電荷，但隨后的工作方式卻有所不同。

對于CCD，每個感光單元產生電荷后，經由“先寄存在外部垂直寄存器+再分行傳送到水平寄存器”這樣兩個過程，最后由統(tǒng)一的節(jié)點測量并放大輸出電壓信號。這樣的傳送方式使得每個感光單元結構都相對簡潔，感光二極管占據了感光單元的大部分，能夠敏銳捕捉更多的光信號，因此具有高靈敏度的特點。

對于CMOS，每個感光單元在產生電荷后還負責將電荷轉換為電壓，然后再傳送到放大器輸出。因此每個感光單元的成員不僅有感光二極管，還有放大器與模數轉換電路。由于過多額外元器件的擠占，使得感光二極管僅占據整個感光單元的一小部分，其所能捕捉到的光信號明顯受限，導致靈敏度較低。

通過上述介紹不難看出，在接受同等光照且感光單元大小相同的情況下，CMOS感光單元所能捕捉到的光信號明顯小于CCD感光單元，這也解釋了在低照度情況下CCD依然清晰成像、而CMOS會出現(xiàn)明顯噪聲、甚至大量丟失圖像細節(jié)的原因——部分CMOS感光單元已經無法正常感光和工作。

由此可見，對于CMOS圖像傳感器，可有效感光的感光單元數目可能小于感光單元總數目，特別是在低照度情況下，更會顯著降低，此時，圖像傳感器固有的“像素數”已經無法表征成像效果，因此，能準確表征CMOS成像效果的應該是有效感光的感光單元數目——有效像素數；而對于天生具有高靈敏優(yōu)勢的CCD來說，不管在明亮抑或是低照度情況下，其固有的“像素數”都可以穩(wěn)定地輸出清晰的檢測圖像，因此可以直接使用固有像素數來表征CCD的成像效果，業(yè)界習慣稱其為——原生像素數。

由于CCD和CMOS在感光性能上的差異，我們看到：日常生活中燈光較暗的停車場、樓梯間、封閉通道和暗室等，都選用感光靈敏的CCD攝像機；在要求嚴苛的大型天文臺、乃至需要高效捕捉光子的高端科學領域，也都使用的是CCD。而CMOS更多用于照明充分的消費電子領域。

同樣的道理，工業(yè)內窺鏡的應用場景大都在相對封閉的被檢測設備內部，只能靠探頭前端的出光口提供照明，屬于低照度環(huán)境。在這種情況下，采用CCD圖像傳感器的工業(yè)內窺鏡可以一如既往地輸出清晰檢測畫面，而采用CMOS圖像傳感器的工業(yè)內窺鏡因為有效像素數的衰減，成像效果會有不同程度的劣化。例如：1080P（相當于200萬像素）的CMOS工業(yè)內窺鏡，其成像效果有時還不如幾十萬像素的CCD工業(yè)內窺鏡。

因此選購工業(yè)內窺鏡的時候，不能被高達“百萬甚至數百萬的像素數”蒙蔽了雙眼，而是應該先聚焦于成像效果的源頭——圖像傳感器的類型，然后再做出判斷。因為對于CCD來說，圖像傳感器固有的“原生像素數”就可以代表成像質量，而對于CMOS來說，真正決定成像質量的是在內窺檢測低照度環(huán)境下被削減的“有效像素數”！

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