光學系統的主要參數與圖像傳感器的光敏面的格式有關，一般包括：光圈、視場、焦距、F數等。
■相機
相機是實際上是一個光電轉換裝置，即將圖像傳感器所接收到的光學圖像，轉化為計算機所能處理的電信號。光電轉換器件是構成相機的核心器件。目前，典型的光電轉換器件為真空攝像管、CCD、CMOS圖像傳感器等。
真空電視攝像管由密封在玻璃管罩內的攝像靶、電子槍兩部分組成。攝像靶將輸入光學圖像的光照度分布轉換為靶面相應象素電荷的二維空間分布，主要完成光電轉換和電荷存貯任務；電子槍則完成圖像信號的掃描拾取過程。電視攝像管型成像系統具有高清晰度、高靈敏度、寬光譜和高幀速成像等特點。但由于電視攝像管屬于真空管器件，其重量、體積及功耗均較大。
CCD是目前機器視覺最為常用的圖像傳感器。它集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信號讀取于一體，是典型的固體成像器件。CCD的突出特點是以電荷作為信號，而不同于其器件是以電流或者電壓為信號。這類成像器件通過光電轉換形成電荷包，而后在驅動脈沖的作用下轉移、放大輸出圖像信號。典型的CCD相機由光學鏡頭、時序及同步信號發(fā)生器、垂直驅動器、模擬/數字信號處理電路組成。下圖為CCD相機的原理框圖。CCD作為一種功能器件，與真空管相比，具有無灼傷、無滯后、低電壓工作、低功耗等優(yōu)點。
CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）圖像傳感器的開發(fā)最早出現在20世紀70 年代初。90 年代初期，隨著超大規(guī)模集成電路 (VLSI) 制造工藝技術的發(fā)展，CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換電路、圖像信號處理器及控制器集成在一塊芯片上，還具有局部象素的編程隨機訪問的優(yōu)點。目前，CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、寬動態(tài)范圍和輸出圖像幾乎無拖影等特點而得到廣泛應用。
圖像的處理和分析
在機器視覺系統中，相機的主要功能光敏元所接收到的光信號轉換為電壓的幅值信號輸出。若要得到被計算機處理與識別的數字信號，還需對視頻信息進行量化處理。圖像采集卡是進行視頻信息量化處理的重要工具。
■圖像采集／處理卡
圖像采集卡主要完成對模擬視頻信號的數字化過程。視頻信號首先經低通濾波器濾波，轉換為在時間上連續(xù)的模擬信號；按照應用系統對圖像分辨率的要求，得用采樣/保持電路對邊疆的視頻信號在時間上進行間隔采樣，把視頻信號轉換為離散的模擬信號；然后再由A/D轉換器轉變?yōu)閿底中盘栞敵觥６鴪D像采集／處理卡在具有模數轉換功能的同時，還具有對視頻圖像分析、處理功能，并同時可對相機進行有效的控制。
■圖像處理處理軟件
機器視覺系統中，視覺信息的處理技術主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強、數據編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等內容。經過這些處理后，輸出圖像的質量得到相當程度的改善，既改善了圖像的視覺效果，又便于計算機對圖像進行分析、處理和識別。
機器視覺系統的應用
機器視覺系統是實現儀器設備精密控制、智能化、自動化有有效途徑，堪稱現代工業(yè)生產的“機器眼睛”。其最大優(yōu)點為：
1.實現非接觸測量。對觀測與被觀測者都不會產生任何損傷，從而提高了系統的可靠性；
2.具有較寬的光譜響應范圍。機器視覺則可以利用專用的光敏元件，可以觀察到人類無法看到的世界，從而擴展了人類的視覺范圍。
3.長時間工作。人類難以長時間地對同一對象進行觀察。機器視覺系統則可以長時間地執(zhí)行觀測、分析與識別任務,并可應用于惡劣的工作環(huán)境。