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超高速相机

时间:2021-01-13     作者:中创联达【原创】   阅读

      超高速相机基本依赖于进口设备,与高速相机**大的区别在于其极短的曝光时间、纳秒时间分辨率和纳秒级触发精度、纳秒级的帧间间隔时间(德国standford生产的超高速相机可达皮秒)以及数千倍的增益。而高速相机一般只能达到毫秒或微秒级,增益也是从几倍到数十倍左右。虽然超高速相机拥有如此多极其**的特点,但其每次拍摄只能获得几张图像(单通道情况下),而高速相机一次拍摄可获得的图像数量可多达几万甚至数十万张。


      作为一种有着**科学技术含量的设备,在全球范围内能够生产出优质超高速相机的厂家并不多,而德国standford公司可以说是业内**,下面以此公司的产品为例,简单介绍一下超高速相机的基本工作原理和特点。


      超高速图像采集系统主要由相机主机、控制分析软件、图像处理仪组成。各部分示意图如下:

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图像采集系统主机内主要由分光系统和ICCD通道系统组成,示意图如下:

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超高速相机内部示意图:

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       ICCD通道系统内的基本工作原理:通过透镜将拍摄的目标对像光信号传送到增强器的光阴极上,像增强器在高压窄脉冲控制下输出具有较短曝光时间的图像,并由后续CCD接收和记录。系统曝光时间和摄影频率由像增强器驱动源以及精密同步系统控制。


       多通道图像分光耦合系统工作原理:传统的图像分割技术往往使用立方或半透膜分束器将一个图像分割成两个相同的低强度二级图像。由于一般图像都不是单频的,所以传统技术都不可能预测强度比率。XXRapidFrame系列相机使用全反射镜观察所有子图像,使得所有的强度分布都能在一个镜像几何函数中反映出来。这个方法可以很容易地扩展到紫外光谱区域。在每个光学路径的通道上都装有一个滤波器,它能产生一些特殊的效果,比如对一个实验生成三种颜色的图像。对于各种通道设置的不同延迟时间,它还可以用来恢复成3-D空间信息。下图为图像分光耦合系统示意图:

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软件主要功能有:

1.相机控制    远程摄像机控制提供了对ICCD摄像机操作参数的远程访问。它可以直接在计算机上配置超高速ICCD摄像机系统。ICCD摄像机的所有参数都可远程编程。这些参数包括例如MCP电压供应,门控时间,视频增益,触发配置和曝光模式。任何曝光系列都可以编程并应用于ICCD相机。


2.实时监控   实时监视可以直接访问ICCD摄像机图像。它通过ICCD摄像机的视频流模拟PC上的视频监视器。实时显示专为用户的相机对准和相机参数控制而设计。


3.图像编辑   图像编辑可以抓取,编辑和存储超高速图像。它允许手动或自动背景减法和平场校正。此外,它提供广泛的图像编辑功能,并支持从基本帧添加到复杂扫描序列的许多不同的采集功能。可以用一个或多个图像执行任何数学运算作为操作数。图像可以以img-data格式保存,以bmp或tif文件格式导出,并导入进行编辑。


4.光谱分析   4 Spec E从原始图像中通过用户定义的区域提取光谱,并使处理和后处理达到215个单独的光谱曲线。后处理可包括一个或多个曲线的其他背景减法,校准,微分和数学运算作为操作数。此外,可以识别光谱的各个峰,并且可以计算和绘制峰积分。4 Spec E软件可以实现多个数据呈现选项,如重叠图和动画。因此,4 Spec E可以快速全面地评估所收集的光谱数据。


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