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数字图像的采集装置是指对某个电磁能量谱波段敏感的物理器件，可以接收电磁辐射，产生与所接收的电磁辐射能量成正比的模拟电信号，并将模拟电信号转化为数字离散的形式（模数转换），以输入计算机。
常用的采集装置有电荷耦合器件、互补性金属氧化物和电荷注入器。这3种采集装置在原理、结构和应用方面有所差异，适用于不同的应用需求和场景。选择合适的采集装置应考虑具体的应用要求、性能指标和成本因素。
电荷耦合器件（Charge-Coupled Device，CCD）是一种用于光电转换的半导体器件，广泛应用于图像和视频捕捉、数字摄像机、天文学观测、科学研究等领域。CCD是一种基于金属氧化物半导体结构的集成电路，可以将光子转换为电荷，并在芯片内部进行储存和传输。在图像或视频捕捉中，光线通过透镜系统聚焦到CCD芯片上的感光元件上，感光元件将光子转换为电荷，并通过电荷传输阱逐行或逐列地传输到输出端。最终，CCD芯片输出的电荷被读取并转换为数字信号，形成图像或视频数据。
互补性金属氧化物（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS）传感器包括传感器核心、模数转换器、输出寄存器、控制寄存器、增益放大器。感光像元电路有以下两种结构。
（1）光电二极管无源像素结构：由一个反置的光电二极管和一个开关管构成，当开关管与垂直的列线连通时，位于列线末端的放大器读出放大器电压；当光电二极管存储的信号被读取时，电压被复位，次数放大器将与输入光信号成正比的电荷转化为电压输出。
（2）光栅型有源像素结构：信号电荷在光栅下积分，在输出前，先将扩散点复位，然后改变光栅脉冲，收集光栅下的信号电荷，并将其转移到扩散点，复位电压水平之差即输出电压。
电荷注入器（Charge Injection Device，CID）有一个和图像矩阵对应的电极矩阵，在每个像素位置有两个隔离/绝缘的能产生电位阱的电极。其中，一个电极与同一行所有像素的对应电极连通，另一个电极与同一列所有像素的对应电极连通，这两个电极的电压可分别为正、负、零。访问像素通过访问行和列实现。CID有以下两种工作模式。
（1）积分模式：两个电极的电压为正，光电子会累加，所有的行和列均保持正电压，整个芯片将给出一幅完整的数字图像。
（2）非消除性模式：CID感光元件在每次感光过程后不会清除电荷。相反，电荷会累积并叠加在感光区域。每次感光后，新的电荷被注入，并与之前的电荷叠加在一起。这种模式适用于需要连续记录光强度变化的应用，如光强度测量或光谱分析。
CID的工作模式可以根据具体的设计和应用需求进行选择。这两种模式是CID最常见和广泛应用的工作模式。通过控制电荷注入、传输和存储的时序、电压和信号等参数，可以实现不同的工作模式，满足不同应用场景的需求。