超高速攝像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高速攝像裝置，其技術(shù)方案是：待拍攝對(duì)象的圖像通過多個(gè)分光鏡的分光，分別進(jìn)入各個(gè)對(duì)應(yīng)的相機(jī)，由時(shí)序控制器為每個(gè)相機(jī)提供觸發(fā)信號(hào)，使相機(jī)按照設(shè)定時(shí)間間隔依次拍攝。每個(gè)相機(jī)每次只拍攝一張圖像，每個(gè)相機(jī)每次獲得的圖像依次傳輸至圖像存儲(chǔ)器。由于本發(fā)明采用多個(gè)相機(jī)依次分別拍攝的方式，解決了數(shù)據(jù)傳輸速度對(duì)圖像分辨率和拍攝頻率的限制，從而實(shí)現(xiàn)了千萬(wàn)像素分辨率下，1015fps超高速的連續(xù)拍攝。因此根據(jù)需要選擇相機(jī)及時(shí)序控制器，可將制造成本降低到5萬(wàn)至10萬(wàn)元，從而達(dá)到低成本的、具有超高分辨率和超高拍攝速度的攝像裝置。
【專利說明】超局速攝像裝直
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高速攝像技術(shù)，具體涉及一種用于超高速連續(xù)拍攝的照相機(jī)序列裝置。
技術(shù)背景
[0002]眾所周知，高速攝像技術(shù)在多種行業(yè)中具有廣泛的用途，尤其是隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，照相機(jī)連續(xù)拍攝的功能越發(fā)顯得重要。高速以及連續(xù)攝影可以記錄被拍攝對(duì)象在極短時(shí)間內(nèi)的圖像變化過程。現(xiàn)有的高端高速攝像機(jī)可以在1024X1024像素的分辨率下，實(shí)現(xiàn)每秒一萬(wàn)次的拍攝(104fps);或是在100X 100像素的分辨率下，實(shí)現(xiàn)每秒百萬(wàn)次的拍攝(106fps)，由此可見高分辨率和高速度不可兼得。究其技術(shù)原因是，相機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸速度所限。因?yàn)椴徽撌歉叻直媛誓Ｊ交蚴歉咚倌Ｊ?，其單位時(shí)間獲得的數(shù)據(jù)總量是一樣的，而且這類高性能專業(yè)相機(jī)的價(jià)格也非常昂貴，一般單價(jià)都在50萬(wàn)元以上。為了解決高分辨率和高速度的矛盾關(guān)系，并大幅降低這類高速攝像設(shè)備的成本，本發(fā)明提出了一種具有超高速攝像性能、并基于低端工業(yè)相機(jī)或家用相機(jī)的裝置，可以同時(shí)獲得更高的分辨率和更高的攝影速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種基于低端工業(yè)或家用并同時(shí)具備超高速攝像性能的相機(jī)裝置，在提供較高分辨率和高速度等前提下，可大幅降低設(shè)備的制造成本。
[0004]以下結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明的原理技術(shù)進(jìn)行說明。超高速攝像裝置包括:分光鏡、相機(jī)、時(shí)序控制器以及圖像存儲(chǔ)器等，其技術(shù)方案是:待拍對(duì)象的圖像通過多個(gè)分光鏡的分光，分別進(jìn)入各個(gè)對(duì)應(yīng)的相機(jī)，由時(shí)序控制器為每個(gè)相機(jī)提供觸發(fā)信號(hào)，使相機(jī)按照設(shè)定時(shí)間間隔依次拍攝。每個(gè)相機(jī)每次只拍攝一張圖像，每個(gè)相機(jī)每次獲得的圖像依次傳輸至圖像存儲(chǔ)器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)原理是:待拍攝對(duì)象的影像光線經(jīng)過分光鏡后，會(huì)形成透射光和反射光。從第一分光鏡分出兩個(gè)光束(每個(gè)光束均含有透射光和反射光)的一支直接進(jìn)入所對(duì)應(yīng)的第一相機(jī)；另一支光束進(jìn)入第二個(gè)分光鏡并再次被分為兩束光……。通過調(diào)整待測(cè)對(duì)象、分光鏡和相機(jī)的各相對(duì)位置，以及相機(jī)的焦距，使多個(gè)相機(jī)均獲得拍攝角度、放大倍率完全相同的(待測(cè)對(duì)象)圖像。時(shí)序控制器的作用是為相機(jī)提供觸發(fā)信號(hào)，使相機(jī)按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔依次拍攝。每個(gè)相機(jī)拍攝的圖像，依次傳輸至圖像存儲(chǔ)器，至此整個(gè)拍攝過程完成。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果是:(I)只要選擇適合的相機(jī)參數(shù)，就可實(shí)現(xiàn)400萬(wàn)至2000萬(wàn)像素的超高分辨率；(2)調(diào)整時(shí)序控制器的觸發(fā)時(shí)間間隔，可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于109fps至1015fps的超高拍攝速度；(3)根據(jù)需要選擇相機(jī)及時(shí)序控制器，可將制造成本降低到5萬(wàn)至10萬(wàn)元，從而達(dá)到低成本的、具有超高分辨率和超高拍攝速度的攝像裝置?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0007]所示附圖為本發(fā)明裝置的技術(shù)原理及系統(tǒng)連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理、工作過程及參數(shù)設(shè)定作進(jìn)一步的說明。
[0009]超高速攝像裝置，其技術(shù)結(jié)構(gòu)為:待拍對(duì)象的圖像通過多個(gè)分光鏡la、lb、lc、Id……的分光，分別進(jìn)入各個(gè)對(duì)應(yīng)的相機(jī)2a、2b、2c、2d……。由時(shí)序控制器3為每個(gè)相機(jī)提供觸發(fā)信號(hào)，使相機(jī)按照設(shè)定時(shí)間間隔依次拍攝。每個(gè)相機(jī)每次只拍攝一張圖像，每個(gè)相機(jī)每次獲得的圖像依次傳輸至圖像存儲(chǔ)器4。
[0010]本實(shí)施例設(shè)備參數(shù)選擇和設(shè)定:欲達(dá)到2048X2048像素、109fps的拍攝速度獲取4張連續(xù)圖像。選擇4臺(tái)400萬(wàn)像素的普通相機(jī)，將時(shí)序控制器的觸發(fā)信號(hào)時(shí)間間隔設(shè)置為Ins0
[0011]若待拍攝或待測(cè)對(duì)象為瞬態(tài)，則需要將其拍攝時(shí)刻與時(shí)序控制器同步。待拍對(duì)象在拍攝的瞬態(tài)將信號(hào)發(fā)送給時(shí)序控制器，時(shí)序控制器向4臺(tái)相機(jī)依次發(fā)出時(shí)間間隔為Ins的觸發(fā)信號(hào)。4臺(tái)相機(jī)分別拍攝到的4張圖像將依次傳輸給圖像存儲(chǔ)器。相機(jī)的選擇取決于對(duì)圖像分辨率的要求，設(shè)置時(shí)序控制器觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間間隔，取決于對(duì)拍攝頻率的要求。因此，高速攝像的圖像分辨率和拍攝頻率可不受數(shù)據(jù)傳輸速度的限制，可以實(shí)現(xiàn)更大分辨率下(千萬(wàn)像素)的超高速連續(xù)拍攝(1015fps)。
[0012]本發(fā)明與傳統(tǒng)高速攝像機(jī)的主要差別是:(1)本發(fā)明利用分光鏡使不同的相機(jī)可以獲得拍攝角度、放大倍率完全相同的待測(cè)對(duì)象圖像，每臺(tái)相機(jī)只拍攝一張圖像，其拍攝圖像的最大分辨率與最高拍攝頻率互不影響。而傳統(tǒng)高速攝像機(jī)使用一臺(tái)相機(jī)連續(xù)拍攝多張圖像，其拍攝圖像的最大分辨率與最高拍攝頻率成反比。(2)本發(fā)明所得圖像的分辨率可以設(shè)為所用相機(jī)的最大分辨率，可以實(shí)現(xiàn)400萬(wàn)至2000萬(wàn)像素的超高分辨率，且不受拍攝頻率的影響。而傳統(tǒng)高速攝像機(jī)采用最高拍攝頻率時(shí)，其對(duì)應(yīng)的分辨率大約僅為I萬(wàn)像素。(3)該裝置的拍攝頻率由時(shí)序控制器決定，利用自制單片機(jī)或信號(hào)發(fā)生器，可以實(shí)現(xiàn)1015fps的超高拍攝速度，不受拍攝分辨率的影響。而傳統(tǒng)高速攝像機(jī)在采用最高分辨率拍攝時(shí)，其對(duì)應(yīng)的拍攝頻率僅能達(dá)到約104fps。
【權(quán)利要求】
1.超高速攝像裝置，包括分光鏡、相機(jī)、時(shí)序控制器以及圖像存儲(chǔ)器，其特征在于:待拍對(duì)象的圖像通過多個(gè)分光鏡(la、lb、lc、Id......)的分光，分別進(jìn)入各個(gè)對(duì)應(yīng)的相機(jī)(2a、2b、2c、2d......)，由時(shí)序控制器(3)為每個(gè)相機(jī)提供觸發(fā)信號(hào)，使相機(jī)按照設(shè)定時(shí)間間隔依次拍攝，每個(gè)相機(jī)每次只拍攝一張圖像，每個(gè)相機(jī)每次獲得的圖像依次傳輸至圖像存儲(chǔ)器(4)。
【文檔編號(hào)】H04N5/232GK103685949SQ201310652943
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】王天友, 楊晟華 申請(qǐng)人:天津大學(xué)