工業自動化推動了機器視覺技術的飛速發展，由於機器視覺係統的結構比較複雜，大部分人不太了解，但基本的模型構架是一致的。根據信號的流動順序主要包括以下的模塊：
(1)光學成像模塊。
該模塊又可以分為照明係統設計和鏡頭光學係統設計兩部分。
光照設計就是通過研究被測物體的光學特性、距離、物體大小、背景特性等，合理的設計光源的強度、顏色、均勻性、結構、大小，並設計合理的光路，達到獲取目標相關結構信息的目的。
鏡頭是將物方空間信息投影到像方的主要部件。鏡頭的設計主要是根據檢測的光照條件和目標特點選好鏡頭的焦距，光圈範圍。在確定了鏡頭的型號後，設計鏡頭的後端固定結構。
(2)圖像傳感器模塊。
該模塊主要負責信息的光電轉換，位於鏡頭後端的像平麵上。目前，將為主流的圖像傳感器可分為CCD(Charge-coupledDevice電荷耦合元件)與CMOS圖像傳感器兩類。因為是電信號的信源，所以良好穩定的電路驅動是設計這一模塊的關鍵。
(3)圖像處理模塊。
該模塊是主要負責圖像的處理與信息參數的提出，可分為硬件結構與軟件算法兩個層次。
硬件層一般是CPU為中心的電路係統。基於PC的機器視覺使用的是PC機的CPU與相關的外設；基於嵌入式係統的有獨立處理數據能力的智能相機依賴於板上的信息處理芯片如DSP、ARM、FPGA等。
軟件部分包括一個完整的圖像處理方案與決策方案，其中包括一係列的算法。在高級的圖像係統中，會集成數據算法庫，便於係統的移植與重用。當算法庫較大時，通過圖形界麵調用算法庫。
(4)IO模塊。
IO模塊是輸出機器視覺係統運算結果和數據的模塊。基於PC的機器視覺係統可將接口分為內部接口與外部接口，內部接口隻要負責係統將信號傳到PC機的高速通訊口，外部接口完成係統與其他係統或用戶通訊和信息交換的功能。智能相機則一般利用通用IO與高速的以太網完成對應的所有功能。
(5)顯示模塊。
顯示模塊可以認為是一個特殊的用戶IO，他可以使用戶更為直觀的檢測係統的運行過程。基於PC的機器視覺係統中可以直接通過PCI總線將係統的數據信息傳輸到顯卡，並通過VGA接口傳到計算機屏幕上。獨立處理的智能相機通常則通過擴展液晶屏幕和圖像顯示控製芯片實現圖像的可視化。
以上五個模塊為機器視覺係統的基本核心組成部分。
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