根据像元排列形式，可以把图像传感器分为线阵相机与面阵相机。线阵相机采集图像的分辨率较低，一般需要配合运动机构与特殊设计的光源使用，但是处理数据量小，采集频率可控，因此常用于长距离、大尺寸物体的高速测量；面阵相机的图像分辨率高，数据误差小，应用范围广，但是数据量大、处理复杂度较高。可以说，线阵和面阵相机各有各的优势与适用领域。

线阵相机的像元只有一行，只能生成一维图像，这种图像的实际用途有限。为了生成二维图像，线阵相机必须与被测物体在垂直方向做相对运动。例如，将线阵相机安装在被测物体（如流水线传送带）上方，或固定被测物体而线阵相机则进行扫描式移动（如印刷电路板成像）。此外，线阵相机采集图像时的分辨率、线采集频率必须与相机和目标的相对运动速度匹配，以得到方形像素。如果相对运动速度是一定的，那么对应参数的设置较为简单，如果运动速度是变化的就需要搭配编码器来触发相机采集每行图像。由于很难保证垂直方向的相对运动，在精度要求较高的应用环境中，还需要采用相机标定的方式来确保测量精度。一般线阵相机的读出速率在14 k Hz至140 k Hz，每一“线”图像都需要完成一次曝光，故曝光时长会受到限制。要满足较高的成像质量，线扫描应用需要较强的照明光源，在实际应用环境中往往会搭配专门设计的照明器材，并且镜头的光圈通常要求较小的光圈数。

按一定方式将一维线阵相机的像素单元排列成二维面型阵列，就构成了二维的面阵相机。以CCD为例，由于排列方式的不同，面阵CCD分为线转移型、行间转移型、帧转移型、全帧转移型等。图3-6表示线阵相机扩展为全帧转移型面阵CCD。全帧转移CCD除了部分辅助电路外，大部分区域都是感光区域，具有较高的填充因子。光子在光电探测器中转换为电荷，电荷按行顺序转移到串行读出电路寄存器，然后与线阵传感器的方式一样转换为图像信号。全帧转移CCD具有动态范围宽、信噪比高、分辨率高的优点。但由于在读出过程中，光电探测器还在曝光，仍然有电荷累积和传输，图像会产生拖影现象，因此全帧转移CCD需要加上机械快门，并且成像速度较慢。

图3-6　全帧转移型CCD