1.背景

TDI 即Time Delay Integration時間延遲積分。
TDI相機是線陣相機的一種特殊類型，帶有獨特的時間延遲積分（TDI）技術(shù)。
換句話說，TDI相機是線陣相機的一個高級版本，它通過時間延遲積分（TDI）技術(shù)來提高圖像質(zhì)量和靈敏度。
在生活中我們見得最多得還有一種面陣相機，下面介紹線陣相機和面陣相機。

1.1、線陣相機（Line Scan Camera）
a、成像方式：
單行像素捕捉：線陣相機的傳感器由單行或多行像素組成（通常只有一行或少數(shù)幾行）。它一次只能捕捉一行像素數(shù)據(jù)。
逐行掃描：線陣相機通過逐行捕捉圖像，當(dāng)物體在相機前運動時，相機會連續(xù)讀取每一行的數(shù)據(jù)。最終，這些行數(shù)據(jù)會被拼接在一起，形成一個完整的二維圖像。
必須依賴物體運動：由于線陣相機一次只捕捉一行像素，它需要物體或者相機自身的連續(xù)運動來生成完整圖像。因此，它非常適合線性運動的場景。

b、應(yīng)用場景：
高速運動的物體檢測：線陣相機特別適合高速流水線或連續(xù)運動的物體檢測。例如，食品包裝、印刷電路板（PCB）檢查、紙張和紡織品的質(zhì)量檢測。
高分辨率長距離成像：在線性掃描應(yīng)用中，線陣相機能夠覆蓋很長的距離或?qū)挿鶇^(qū)域，適用于工業(yè)中的大幅面檢測（如寬幅印刷材料的質(zhì)量檢查）。
空間和衛(wèi)星成像：在線性掃描的遙感應(yīng)用中，衛(wèi)星上的線陣相機會隨著衛(wèi)星的軌道運動掃描地球表面。

1.2、面陣相機（Area Scan Camera）
a、成像方式：
二維像素陣列：面陣相機的傳感器是二維像素矩陣，可以同時捕捉一個完整的圖像。
一次曝光捕捉整個圖像：面陣相機通過一次曝光捕捉整個場景的圖像，就像拍照一樣，它一次性獲取的是完整的二維圖像。
適合靜止或低速運動場景：由于它不需要物體的連續(xù)運動就可以捕捉圖像，面陣相機更適合靜止或低速運動的物體成像。

b、應(yīng)用場景：
靜止或低速物體檢測：面陣相機適合用于需要一次性捕捉整個場景的應(yīng)用，如機械視覺系統(tǒng)中的物體檢測、機器人導(dǎo)航、安防監(jiān)控等。
標(biāo)準(zhǔn)成像應(yīng)用：如顯微鏡下的生物樣本觀察、條碼掃描、醫(yī)療設(shè)備成像等。
常規(guī)攝影：與日常使用的數(shù)碼相機類似，面陣相機一次性拍攝整個圖像，適用于需要獲取完整場景的應(yīng)用。

綜上所述，對比線陣相機和面陣相機：

2.TDI相機

TDI相機是一種基于線陣相機的擴展技術(shù)，拓展支持了時間延遲積分（TDI）技術(shù)，允許通過多個像素行的累積曝光來提高圖像質(zhì)量和靈敏度。

它的工作方式是將傳感器的多個像素行進(jìn)行同步積分，使得每一行在物體移動的過程中積累多次曝光的光電信號。該技術(shù)顯著提高了信噪比和靈敏度，尤其適合低光照或高速物體運動的場景。

成像原理：
線陣相機一次只能讀取一行數(shù)據(jù)，隨著物體運動形成完整圖像；
TDI相機則通過多行累積（多TAP）和同步積分來增強圖像信號，特別適合高速或低光條件下的應(yīng)用。
即TDI相機在圖像傳感器上面并行排列多個與目標(biāo)運動方向垂直的感光單元。在圖像采集過程中，傳感器會以非常高的速率將圖像數(shù)據(jù)從每個感光單元讀取并積分起來，以增強圖像信號。 這種積分的方式可以抵消目標(biāo)或相機自身運動造成的模糊和失真，從而獲得更加清晰和細(xì)節(jié)豐富的圖像。

注意：在相機技術(shù)中，TAP（也稱為“通道”或“輸出通道”）是指圖像傳感器上獨立的數(shù)據(jù)輸出路徑。多個TAP的使用可以提高圖像數(shù)據(jù)的讀取速度，使相機能夠更快地將圖像傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)。對于TDI相機或其他高速相機，TAP數(shù)量的增加可以顯著提高相機的整體性能。

應(yīng)用場景：
普通的線陣相機用于中速線性運動的場景，如條碼掃描、印刷檢測等。
而TDI相機適用于高速且要求高靈敏度的場景，如半導(dǎo)體、印刷電路板檢測、衛(wèi)星遙感等。即在一些特定的高速運動或低光場景中，TDI相機比傳統(tǒng)線陣相機有更好的表現(xiàn)。

以下是TDI 相機: C10000-801
傳感器結(jié)構(gòu)：

工作原理：
2048 (H) × 128 (V), 4 TAP
Line rate up to 50 kHz

時間延遲積分（TDI）是一種掃描技術(shù)，其中幀傳輸設(shè)備通過一組線性陣列生成移動物體的連續(xù)視頻圖像。這些線性陣列與被成像物體的運動對齊并同步，從而使得當(dāng)圖像從一條線移動到下一條線時，累積的電荷也隨之移動。通過這種方式，TDI可以在較低光照條件下提供比線陣相機更高的分辨率。

3.場景應(yīng)用

一個H型圓柱勻速移動被TDI相機采集的過程如下圖：