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中创百科 | 高速摄像的发展历程

    高摄像技术的发展可由摄像速度帧频及其综合特性来描述

    19世纪60年代初期随着磁记录技术的产生了初代运动分析系统但它的商业化是在70年代由于当时技术水平的局限统满画幅只能达到120幅/s的摄像速

    第二代运动分析系统于1979年由日本NAC公司推出,其摄像速度为200幅/s。这在技术上是一个很大的进步,因为HSV—200型高速摄像系统可记录彩色图像,并且能记录很长的时间。高速摄像机NAC初代高速摄像机

    1980年Kodak公司推出了第三代运动分析系统———SP2000系统这种革命性的设备2000幅/s12000幅/s分区的速度把黑白图像 记 录 在 宽12.7mm 的 高 密 度 磁 带 上虽 然 其 摄 像速度很多年都保持**高但磁带上的图像处理起来却比较麻烦。  

    1986年运动分析系统获得了重大的技术进步主要标志产品为 KodaK Ektapro 1000运动分析系统其摄 像 速 度 为1000幅/s 和6000幅/s虽 然 其 速 度 比 SP2000但 有 较 多 的 优 势低 成高性能的磁带传输系统双摄像机操作,GPIB控制接口磁带12.7mm当记录16通道的图像信息时传输速度为7.62m/s允许两台摄像机的图像在同一屏幕上分开显示并可设定不同的摄像频率二者的图像隔行插入可使500幅/s摄像机提供1000幅/s的速度磁记录技术在第三代运动分析系统中得到了应用但在基于磁带的运动分析系统中这种技术存在着固有的记录限这种运动分析系统不仅记录时间有限而且在磁带回放过程无法准确定位记录的位置因为这些记录设备是机电式的从启动到实际记录图像以及停机时都有一个时间延迟在应用中局限性很大

    第四代高速摄像系统是一种全新的图像记录系统它以固体存储器作为存储介质1990Kodak生产的 Ektapro EM高速摄像系统把数 字 图 像 存 储 在 动 态 随 机 存 储 器(DRAM这 与以往通过记录长时间图像数据 来捕获事件的传统方式不同DRAM 技术表明在大部分的应用中不 需 要 太 长 的 记 录 时 间DRAM 技术采用独特图像获取方法进行图像处理提高了图像质并可连续不断地对图像实时记录经过20年的发展DRAM已提高了其存储密度降低了每幅图像存储的成本第五代高速摄像系统在分辨率帧频彩色黑白图像质量方面都得 到 提 高

    第 五 代 高 速 摄 像 系 统 有 三 种 代 表 产 品:Kodak Ektapro HS4540、Kodak Ektapro Hi-Spec、Kodak Ektapro 1000HRCHS4540记录的速度为4500~40500幅/sHi-Spec是一种抗冲击 的 运 动 分 析 系 统在 恶 劣 环 境 下 记 录 速 度 为 1000幅/s摄像头可承受高达40g的冲击HRC 在分辨率为(512×384像元时可以1000幅/s的速度记录彩色和黑白图像这个系统的分辨率是以往高速摄像的

    第六代高速摄像系统功能齐全并为用户提供了更好的机动性和稳定性其中 Kodak Ektapro RO、NAC Memrecam CiNAC Memrecam CCSRedlake Motionscope 500、Kodak Ektapro MotionCorder都是典型 的 第 六 代 分 析 系 统Kodak Ektapro RO像传感器是一个性能卓越功能齐全的摄像系统专门为在特殊的应用环境下代替胶片摄影机而设计其体积小重量轻接受移动PCMCIA 硬盘或闪存来从 DRAM存储器中获得图像记录的图像一直保留直至下载到计算机中以前的高速摄像系统一直都和图像处理器相连而 RO只记录摄像机不需要处理器或者无需和它连接但 任 何 计 算 机 都 需 要 适 当 的 软 件把 数 据 转 换 为tiff图像格式再进行数据处理

    日本NAC的Memrecam高速摄像系统提供了相似的卓越性能,该系 统 可以用500幅/s的速度,在(580×434)像元的分辨率下记录彩色图像。通过降低分辨率,其速度可达2000幅/sMemrecam Ci自身有一个控制面板,操作简单方便,NASC/PAL 图像可在标准的监视器上显示。

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NAC Memrecam HX系列高速摄像机

    Redlake Motionscope 500是一个功能齐全的黑白高速摄像它自带一个监视器可以250幅/s500幅/s的速度降低分辨记录从它的后面板上可进行简单的控制系统有一个可移动的摄像头特别适合产品制造过程的检测摄像头的体积可放入有限的小空间中而且其电缆线可以断开独自进行工作

    Kodak Ektapro MotionCorder为便携式的摄像系统其摄像头体积很小灵敏度高ISO或EI约为1600该系统为黑白摄像分辨率为640×240像元可提供高质量的图像系统的摄像频率为240600系统有不同的图像格式可供选择相应的记录时间从几秒到40s

    第六代高速摄像系统的主要优点在于其体积价格便携冲击及易操作等优势RO型设计是为了获取图像并 且 也 可 进行重放但回放速度有限图像也考虑到了在计算机上进行回放因为大部分公司已经有了计算机而且大部分使用专用分析软件其他费用主要是摄像机这些卓越的图像捕获系统有望代表未来运动分析系统 的 发 展 方 向将 被 研 制 和 销 售就像个人电脑一顾客将不同厂家的硬件和软件组装配置其设备供用户专用

    目前高 速 摄 像 系 统 主 要 优 点 在 于 图 像 的 传 感 器 主 流 为CMOS传感器分辨 率 高高 于1025×1024像 元),相 机 可 独 立工作事后通过网线或通用接口把图像下载至计算机并可组成网络摄像系统系统操作方便功能齐全没有光晕现象拍摄图像清抗干扰能力强功耗低

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NAC高速摄像系统集机械/光学设计、加工,制造和软件开发于一体的横滨技术中心

注:本文参考《高速摄像及其应用技术》/张三喜 姚敏 孙卫平编著,国防工业出版社。

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