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高速摄像机的优点及原理

发布日期: 2019-11-12
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高速摄像机的优点及原理
高速摄像机是一种能够以小于1/1000秒的曝光或超过每秒250帧的帧速率捕获运动图像的设备。它用于将快速移动的物体作为照片图像记录到存储介质上。 录制后,存储在媒体上的图像可以慢动作播放。 早期的高速摄像机使用胶片记录高速事件,但被完全使用电荷耦合器件(CCD)或CMOS有源像素传感器的电子设备取代,通常每秒超过1000帧记录到DRAM上 ,慢慢地回放研究瞬态现象的科学研究动作。
高速摄像机多年来被使用在研究上,有些非常实用,例如车祸模拟测试的纪录。一直到当下,才有这类研究工具被娱乐界所运用。高速摄像机有较为便携的款式,可以用来拍摄商业电视和影片,捕捉“CSI”影集中子弹的冲击画面、“流言终结者”节目中的大爆炸,以及迪士尼新作“Earth”中的动物飞行特技。
在电视上,视频是以每秒30帧的速度播放,适合于人眼观看。多数电视节目和家庭电影都是以相同的速度录制。不过高速摄像机能够以每秒325,000帧的速度录影 (一秒可以作为三小时播放)。当照相机运作如此快速时,大功率的照明设备是必需的,而且所有摄影成员都还必须使用烤箱手套来操作聚焦透镜。
高速摄像机系统工作原理
高速摄像机可以在很短的时间内完成对高速目标的快速、多次采样,当以常规速度放映时,所记录目标的变化过程就清晰、缓慢地呈现在我们眼前。高速摄像机技术具有实时目标捕获、图像快速记录、即时回放、图像直观清晰等突出优点。
高速运动目标受到自然光或人工辅助照明灯光的照射产生反射光,或者运动目标本身发光,这些光的一部分透过高速成像系统的成像物镜。经物镜成像后,落在光电成像器件的像感面上,受驱动电路控制的光电器件,会对像感面上的目标像快速响应,即根据像感面上目标像光能量的分布,在各采样点即像素点产生响应大小的电荷包,完成图像的光电转换。带有图像信息的各个电荷包被迅速转移到读出寄存器中。读出信号经信号处理后传输至电脑中,由电脑对图像进行读出显示和判读,并将结果输出。因此,一套完整的高速成像系统由光学成像、光电成像、信号传输、控制、图像存储与处理等几部分组成。
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