高速摄像机基本知识

     人的视网膜有1/24ｓ的视觉暂留效应，所以人眼的时间分辨能力（分辨率）只有1/24ｓ。电影摄影与放映的频率选为24幅／ｓ，正是利用这一特点，以不连续的放映使人获得连续的感受。但对于许多瞬变现象，受到眼睛时间分辨率的限制，我们却只能看到变化前后的结果，而看不清过程。高速摄影是一种以高于电影拍摄频率摄影的技术，当拍摄结果以电影放映频率放映时，现象的变化就被放慢了。如今，随着科技的发展，高速摄像机以它高效、智能、清晰的画面和高频率惊人的拍摄速度的高智能特点，从而受到很多特殊行业的青睐，其应用领域也是越来越广泛。下面武汉UCT从几个方面向大家介绍高速摄像机，以便大家对高速摄像机有更基本的了解。

高速摄像机是什么？

      简单来说，高速摄像机属于一种特殊的工业相机。作为工业用途，其一般被安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别结果来控制现场的设备动作。目前高速摄像机已被广泛应用于生产检测、电气制造、科学研究、生物医学以及更高要求的行业。相比普通摄像机，高速摄像机具有更高的帧率、更高的图像稳定性、更高的传输能力以及更高的抗干扰能力。如下图展示为2019年最高端的高速摄像机基本参数：

高速摄像机如何选择？

    在高速摄像机选择之前，首先要弄明白检测任务，是静态拍照还是动态拍摄？拍摄的频率是多少？目标物的尺寸以及视野大小是多少？需要达到多少精度？现场环境如何？目标物运动速度大概是多少？有没有其他特殊要求？我们需要根据这些来选择最小曝光时间，相机的分辨率和最大帧率。相机的帧率与像素有一点的关系，通常来说，分辨率越高，帧率就越低。根据检测任务的不同、目标物大小、需要达到的分辨率以及所用软件的性能可以计算出所需高速摄像机的分辨率，现场环境则需要考虑温度、湿度、光照情况以及干扰情况。

      高速摄像机的特殊之处有哪些？

    1.高速实时无损图像的显示与记录，回放速度可调；

     2.采用将数据直接写入机身内部的记录方式，解决了传统采集系统传输速度受PCI总线带宽限制的问题，同时大的机身存储也解决了传统内存记录时间短的问题；

     3.完全稳定不丢帧，解决了传统相机常出现的丢帧现象，更适用于高精度实验等科学研究。断电保护功能（nac品牌特有）也更好的保护了珍贵的实验数据；

     4.多个相机之间实现同步，可对多个目标进行跟踪记录；

     5.支持多种图像、视频输出格式；

     6.支持软件触发、手动遥控触发、光信号触发、脉冲信号触发等多种触发模式；

     7.软件接口丰富且全面，便于二次开发和后期处理。

高速摄像机有哪些应用领域？

     对于高速摄像机在生活中的应用，我们首先想到的是慢镜头，如飞溅的水花、精彩的搏斗动作、飞行的子弹、爆炸的瞬间。没错，这些画面效果都是通过高速摄像机来实现的。比如我们一秒钟可以拍摄1000张运动的图像，然后以每秒25张的帧率播放，这样原本只有1秒钟时间的运动画面我们就可以用40秒的时间来欣赏，其中的各种细节就完全展现出来。然而，相比较于高速摄像机在我们生活娱乐中的影响，其在工业生产、科学研究、生物医学等方面的影响更为重要。

科学研究领域： 为了满足高校实验室、研究所及科研的实验分析，需要用到超高分辨率高速摄像机的记录，能将高速运动现象的发生、发展和运动规律等清晰成像。应用主要表现在：材料测试、燃烧、生物力学、裂纹扩展、流体动力学、振动、喷雾和喷雾等分析。高速摄像机能拍摄到肉眼无法看清楚的图像和运动过程。流体力学中的湍流、流体的流速、流场、气泡、沸腾、两相流等运动规律的观察和分析更是少不了高速摄像机的参与。如用高速摄像拍摄的石头进入水中一刹那的细节。通过高速摄像机影像，研究人员能够了解石头水下的受力情况，并通过流体动力学，分析出为何石头能在水面上连续多次漂浮。

工业制造领域： 在工业制造生产中，机器视觉已经逐步代替人眼来进行自动化的测量与检测。而高速摄像机的存在，弥补了人力受环境因素的影响，使得不管在多么恶劣的环境下，都能获取清晰的图像。高速摄像机的工业制造应用主要表现在：生产线故障诊断、机械设计等。

生物医学领域：高分辨率高速显微镜成像、细胞高速成像、生物力学、生物运动分析、结构分析等。

航空航天领域： 高速摄像机是凭借着它高频率的拍摄速度以捕捉那些普通相机无法捕捉到的高速物体的移动轨迹，准确的跟踪对象运动，测量其大小、距离及变化和速度，然后再以人眼所能看到的画面频率进行播放，航空航天领域应用主要表现在：弹道追踪、导 弹发射、燃烧测试、材料测试、PIV测试等。

     综上所述，高速摄像机的优势是显而易见的，而且随着科技的不断发展，其应用领域将越来越广泛。

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