高速攝像機(jī)是一種能夠以小于1/1000秒的曝光或超過每秒250幀的幀速率捕獲運(yùn)動圖像的設(shè)備。它用于將快速移動的物體作為照片圖像記錄到存儲介質(zhì)上。高速攝像機(jī)可以在很短的時間內(nèi)完成對高速目標(biāo)的快速、多次采樣，當(dāng)以常規(guī)速度放映時,所記錄目標(biāo)的變化過程就清晰、緩慢地呈現(xiàn)在我們眼前。高速攝像機(jī)技術(shù)具有實(shí)時目標(biāo)捕獲、圖像快速記錄、即時回放、圖像直觀清晰等突出優(yōu)點(diǎn)。

       如今高速攝像機(jī)的飛速發(fā)展，使得高速攝像機(jī)應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，如張建花等^【1】針對某型飛機(jī)飛行試驗(yàn)中，無法采用常規(guī)機(jī)載影像測量方法精確計(jì)算飛機(jī)滑跑過程偏心定位距的問題，設(shè)計(jì)了一套基于地面多像機(jī)視場拼接的影像測量方案。通過在跑道邊多點(diǎn)交錯布設(shè)高速像機(jī)陣列，組成高速像機(jī)測量控制網(wǎng),實(shí)現(xiàn)飛機(jī)滑跑過程影像的全覆蓋；采用多攝像機(jī)交會接力測量以及數(shù)據(jù)拼接的方式，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)偏心定位距的測量。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，采用該方案偏心定位距Z大測量誤差不大于3cm，滿足飛行試驗(yàn)精度要求。 

       曹恒將等^【2】安全閥是液壓支架的重要保護(hù)元件，基于綜采工作面上覆巖層的"砌體梁"結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，液壓支架承受的是靜態(tài)負(fù)載和動態(tài)負(fù)載的總和，基于此，提出了安全閥動靜組合加載試驗(yàn)臺(其中蓄能器的載荷模擬靜態(tài)載荷，氣體爆炸產(chǎn)生的載荷模擬動態(tài)載荷)。實(shí)驗(yàn)初始條件如下:LPG-空氣混合氣體爆炸前的壓力為1. 6 MPa，安全閥的調(diào)定壓力為45 MPa，蓄能器的充液設(shè)定壓力為31. 5 MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：被試安全閥壓力超調(diào)量為5 MPa，約為調(diào)定壓力的11%，被試安全閥壓力穩(wěn)定時間為0. 017 s。采用ANSYS Fluent對安全閥的流場進(jìn)行仿真，通過高速攝像機(jī)得到了安全閥溢流過程的照片，驗(yàn)證了安全閥流場的仿真結(jié)果。

       黃鵬飛等^【3】設(shè)計(jì)出了一種新的高速攝像拍攝技術(shù)，可以拍攝脈沖焊中任意時刻電流對應(yīng)的電弧。利用脈沖焊中電流周期性變化的規(guī)律，在不同脈沖電流周期的相同點(diǎn)拍攝幾十張照片并取其直徑的平均數(shù)，解決了一般性能的高速攝像機(jī)拍攝速度低于超高頻脈沖電流變化速率的問題。基于自主研制的高頻TIG焊接設(shè)備進(jìn)行了工藝焊接試驗(yàn)，并利用MATLAB技術(shù)處理圖像，研究了基值電流I_b為50 A，峰值電流I_p為100 A的焊接電弧。結(jié)果表明，電弧隨脈沖變化時間常數(shù)為幾十微秒。在脈沖電流突變時，對脈沖電弧加熱及散熱進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)電弧擴(kuò)張速度大于收縮速度。

高速攝像機(jī)拍攝彈弓彈射玻璃杯破裂場景

       一般攝像機(jī)的工作原理通常是把光學(xué)圖象信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，以便于存儲或者傳輸。?dāng)我們拍攝一個物體時，此物體上反射的光被攝像機(jī)鏡頭收集，使其聚焦在攝像器件的受光面上，再通過攝像器件把光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，即得到了“視頻信號”。高速攝像機(jī)工作原理是什么？

       高速運(yùn)動物體受到光照射產(chǎn)生反射光，亦或是本身發(fā)光，這些光的一部分透過高速成像系統(tǒng)的成像物鏡。經(jīng)物鏡成像后，落在光電成像器件的像感面上，受驅(qū)動電路控制的光電器件，會對像感面上的目標(biāo)像快速響應(yīng)，即根據(jù)像感面上目標(biāo)像光能量的分布，在各采樣點(diǎn)即像素點(diǎn)產(chǎn)生響應(yīng)大小的電荷包，完成圖像的光電轉(zhuǎn)換。帶有圖像信息的各個電荷包被迅速轉(zhuǎn)移到讀出寄存器中。讀出信號經(jīng)信號處理后傳輸至電腦中，由電腦對圖像進(jìn)行讀出顯示和判讀，并將結(jié)果輸出。

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參考文獻(xiàn)

[1]張建花,張杰. 基于多視場拼接的飛機(jī)偏心定位距精確測量[J]. 應(yīng)用光學(xué),2018,(3).doi:10.5768/JAO201839.0303002.

[2]郭永昌;廉自生;袁紅兵;廖瑤瑤;崔紅偉;;液壓支架用大流量安全閥性能分析[J];液壓與氣動;2019年01期

[3]黃鵬飛;丁斌;胡伊通;周震國;盧振洋;超高頻脈沖TIG焊電弧形態(tài)分析[J];焊接學(xué)報;2018年02期

       高速攝像機(jī)可以在很短的時間內(nèi)完成對高速目標(biāo)的快速、多次采樣，當(dāng)以常規(guī)速度放映時，所記錄目標(biāo)的變化過程就清晰、緩慢地呈現(xiàn)在我們眼前。高速攝像機(jī)技術(shù)具有實(shí)時目標(biāo)捕獲、圖像快速記錄、即時回放、圖像直觀清晰等突出優(yōu)點(diǎn)。正因?yàn)槿绱硕嗟牡膬?yōu)點(diǎn)廣受消費(fèi)者的青睞，但是市面上高速攝像機(jī)的品牌眾多，如何選擇合適的高速攝像機(jī)？可以從以下幾個方面來選購：

1.幀數(shù)率

       即FPS，指每秒鐘刷新的圖片的幀數(shù)，高速攝像機(jī)的幀速率越高，就意味著它每秒鐘拍攝獲得的圖像幀數(shù)就越多，呈現(xiàn)出的動畫效果自然也會更加逼真生動。選擇高速攝像機(jī)的幀速率要結(jié)合自己的實(shí)際情況來決定，越高的幀速率，往往價格也越貴。

2.分辨率

       指高速攝像機(jī)一次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)。一般是直接與圖像傳感器的像素總數(shù)對應(yīng)的，用水平和垂直方向總像素數(shù)表示。 千眼狼高速相機(jī)、高速攝像機(jī)有100萬像素、400萬像素、1600萬像素、2000萬像素等多種型號. 可以根據(jù)需要拍攝的范圍、觀察精度來確定需要的分辨率. 例如, 拍攝范圍為2米x 1米, 而觀察精度為1mm時, 分辨率要大于2000×1000。

3.曝光時間

       高速攝像機(jī)曝光時間是指從快門打開到關(guān)閉的時間間隔，在這一段時間內(nèi)，物體可以在傳感器上留下影像。曝光時間越長， 圖像越明亮，但并不是曝光時間越長也好，曝光時間過長，會出現(xiàn)過曝光，部分圖像變成白色；如果拍攝運(yùn)動的物體，曝光時間過長，還會出現(xiàn)運(yùn)動模糊。 為了拍清楚運(yùn)動物體，一般要求在曝光時間內(nèi)，CMOS內(nèi)圖像的移動不超過2個像素。 例如，距離5M拍攝運(yùn)動目標(biāo)，目標(biāo)運(yùn)動速度為70M/S。如果使用焦距為50mm的鏡頭，成像放大倍數(shù)為0.01。千眼狼2F04的CMOS傳感器像元大小為7um，因此，要獲得邊沿清晰的圖像， 曝光時間應(yīng)小于7 X 2 / 0.01 / 70 = 20u。

4.傳感器

       高速攝像機(jī)的傳感器主要有兩種類型：CCD和CMOS。CCD信號采集能力更強(qiáng)，但由于技術(shù)要求高、制作工藝復(fù)雜、成品率低，因此成本也比較高；CMOS生產(chǎn)工藝簡單、集成度高，缺點(diǎn)在于信號采集能力更差、噪音比較大。

       事實(shí)上，在經(jīng)過一系列技術(shù)改造，CMOS傳感器的感光性能已有了很大改進(jìn)，完全可以媲美CCD傳感器的效果。目前市場上的攝像機(jī)傳感器也都以CMOS為主。

5.內(nèi)存

       高速攝像機(jī)不太適合長時間記錄動作，內(nèi)存越大，可以連續(xù)高速采集的時間就越長，需要根據(jù)自己的實(shí)際情況來選擇合適的內(nèi)存。

6.售后服務(wù)

       高速攝像機(jī)售后服務(wù)很重要，國外進(jìn)口的一線品牌在國內(nèi)dai理商有些不具有維修服務(wù)，還需要到國外維修，增加了成本，選擇具有完善售后服務(wù)的品牌高速攝像機(jī)很重要。

       富煌君達(dá)擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“君達(dá)超眼”高速視覺感知技術(shù)，打破了日本、美國、歐洲的技術(shù)壟斷。集成君達(dá)超眼技術(shù)的“千眼狼”高速攝像系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于科研、工業(yè)、等領(lǐng)域。公司擁有快速定制響應(yīng)能力，可提供便捷、優(yōu)質(zhì)的高速視覺解決方案，滿足用戶個性化應(yīng)用需求。公司在瞬態(tài)過程分析、運(yùn)動軌跡測量、目標(biāo)跟蹤與識別、實(shí)時畫面錄播及觀測、產(chǎn)品性能試驗(yàn)、在線故障分析、在線質(zhì)量檢測等領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和Z佳應(yīng)用實(shí)踐。

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Q：怎么選擇千眼狼高速攝像機(jī)、高速相機(jī)的分辨率?

A：千眼狼高速相機(jī)、高速攝像機(jī)有100萬像素、400萬像素、1600萬像素、2000萬像素等多種型號?？梢愿鶕?jù)需要拍攝的范圍、觀察精度來確定需要的分辨率。例如，拍攝范圍為2米x 1米, 而觀察精度為1mm時, 分辨率要大于2000×1000。

Q：相機(jī)觸發(fā)前能保存多長時間？相機(jī)的一共能保存多久的視頻？

A：1、我公司的2F04系列相機(jī)自身不帶內(nèi)存，保存時長取決于存儲器的硬盤大小，一秒鐘接受380M的數(shù)據(jù)，硬盤大小足夠的話可以半小時以上。

2、其他系列相機(jī)觸發(fā)前保存的Z長時間與相機(jī)Z大存儲時間相同，相機(jī)的Z大儲存時間取決于內(nèi)存和工作的性能參數(shù)，內(nèi)存越大、使用性能越低相機(jī)的Z大存儲時間越長，一般系列標(biāo)配的產(chǎn) 品在Z高性能下能存儲 8 秒，高配的甚至能實(shí)現(xiàn)十幾分鐘。

Q：2F04的連續(xù)拍攝時間只有10幾秒，很難抓到我想要的鏡頭吧？

A：君達(dá)高科高速相機(jī)同時具有前觸發(fā)和后觸發(fā)的功能，方便您輕松捕捉感興趣的畫面。  

      不能否認(rèn)所有的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備都有空間的限制，相機(jī)也是如此。因?yàn)榇鎯θ萘康南拗?，所有的高速相機(jī)都會面臨一個問題，如果拍攝啟動的時間太早，可能“興趣畫面”還沒有產(chǎn)生，儲存設(shè)備就已經(jīng)滿了，如果啟動的太遲，可能“興趣畫面”已經(jīng)錯過了，可能會丟失重要的信息。然而“興趣畫面”產(chǎn)生的時刻，有的時候是很難預(yù)料的。為了解決這個問題，我們引入了后觸發(fā)功能。  

       當(dāng)您選擇了后觸發(fā)功能,相機(jī)啟動后將循環(huán)采集，當(dāng)存儲空間滿的時候會自動用Z新的幀替換掉Z老的幀，確保當(dāng)前存儲空間中都是Z新的數(shù)據(jù)。 

       例如，您想捕捉某運(yùn)動員的跳水過程，相機(jī)的采集時間有10秒，跳水過程為3秒，運(yùn)動員準(zhǔn)備時間可能在2秒到30秒之間，所以起跳的時刻是未知的。如果您使用的是君達(dá)高科千眼狼系列高速攝像機(jī)，您可將相機(jī)設(shè)置為后觸發(fā)模式，在運(yùn)動員準(zhǔn)備跳水的時候開始采集，在運(yùn)動員落水之后，點(diǎn)擊停止，那么您將采集到運(yùn)動員落水之前10秒到落水時刻的畫面。

Q：鏡頭的焦距怎么選擇?

A：雖然變焦鏡頭可以滿足多種應(yīng)用需求，但是定焦鏡頭可以獲得更好的畫質(zhì)，而且價格較低，因此我們推薦客戶使用定焦鏡頭。 用戶可以拍攝精度、放大比例、拍攝距離考慮。千眼狼2F04的像元大小為7um，千眼狼2F16的像元大小為3.9um。如果拍攝比例為0.3倍，則2F04可以拍攝Z小7/0.3=23um； 而2F16可以拍攝Z小3.9/0.3=13um。 鏡頭的說明書上都會寫明該鏡頭的Z大拍攝比例。 一般來說，如果拍攝比例>0.3，可選擇微距鏡頭；如果拍攝比例小于0.3，而其拍攝距離比較近，可選擇標(biāo)準(zhǔn)焦距鏡頭(50mm左右)，或中長焦鏡頭；如果拍攝距離比較遠(yuǎn)，可以使用長焦鏡頭或望遠(yuǎn)鏡頭。千眼狼高速相機(jī)、高速攝像機(jī)的售前技術(shù)支持工程師會根據(jù)您的具體應(yīng)用，給您選配Z合適的鏡頭。

Q：什么是光圈?

A：千眼狼高速相機(jī)、高速攝像機(jī)都可以手動調(diào)節(jié)鏡頭光圈。光圈越大，畫面越亮。但光圈增大的同時，景深會縮小，對焦也越難。因此，綜合調(diào)節(jié)光圈和曝光時間才能獲得理想的圖像。

Q：什么是曝光時間，怎么選擇曝光時間呢？

A：相機(jī)曝光時間是指從快門打開到關(guān)閉的時間間隔，在這一段時間內(nèi)，物體可以在傳感器上留下影像。曝光時間越長，圖像越明亮。但并不是曝光時間越長也好，曝光時間過長，會出現(xiàn)過曝光，部分圖像變成白色；如果拍攝運(yùn)動的物體，曝光時間過長，還會出現(xiàn)運(yùn)動模糊。為了拍清楚運(yùn)動物體，一般要求在曝光時間內(nèi)，CMOS內(nèi)圖像的移動不超過2個像素。例如，距離5M拍攝運(yùn)動目標(biāo)，目標(biāo)運(yùn)動速度為70M/S。如果使用焦距為50mm的鏡頭，成像放大倍數(shù)為0.01。千眼狼2F04的CMOS傳感器像元大小為7um，因此，要獲得邊沿清晰的圖像，曝光時間應(yīng)小于7 X 2 / 0.01 / 70 = 20us。

Q：千眼狼高速相機(jī)是全局快門嗎?

A：是的，千眼狼具有全局快門，適合拍攝高速運(yùn)動的對象。數(shù)字相機(jī)通常有滾動快門(Rolling shutter)和全局快門(Global Shutter)兩種快門。全局快門是通過整幅圖片在同一時間曝光實(shí)現(xiàn)的, 傳感器的所有像素點(diǎn)同時收集光線，同時曝光。當(dāng)預(yù)設(shè)的曝光時間到了，所有像素同時停止收集光線，并將曝光信號轉(zhuǎn)成電子圖像。當(dāng)采用全局快門方式曝光時，所有像素在同一時刻曝光，類似于將運(yùn)動物體凍結(jié)了，所以適合拍攝快速運(yùn)動的物體。 滾動快門與全局快門不同，滾動快門是逐行曝光的方式，曝光一行輸出一行，圖像從上到下各行不是同一時刻曝光的。如果物體或攝像頭在拍攝期間處于快速運(yùn)動狀態(tài)，拍攝結(jié)果就可能出現(xiàn)“傾斜”、“搖擺不定”或“部分曝光”等任一種情況, 所以不適合高速運(yùn)動物體的拍攝。

Q：千眼狼高速攝像機(jī)要配怎么樣的鏡頭?

A：千眼狼高速相機(jī)、高速攝像機(jī)可使用常見的單反相機(jī)鏡頭。 不同廠家生產(chǎn)的鏡頭，其安裝接口是不同的。目前行業(yè)中常用的有尼康F口、賓得K口、佳能EF口等接口標(biāo)準(zhǔn)。不同接口直接可以用轉(zhuǎn)接環(huán)進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換。千眼狼高速相機(jī)、高速攝像機(jī)支持尼康F口的鏡頭。千眼狼高速相機(jī)、高速攝像機(jī)采用APS畫幅的高靈敏度CMOS圖像傳感器，可以配合所有APS-C畫幅或35mm畫幅的單反鏡頭使用。

Q：我完全不懂?dāng)z影, 也沒用過單反, 能用好千眼狼高速相機(jī)嗎?

A：不是專業(yè)攝影者或者沒用過單反相機(jī)也可以用好千眼狼高速相機(jī)、高速攝像機(jī)。千眼狼在售前會派技術(shù)人員針對您的測試測量目標(biāo)，為您制定合適的拍攝方案，經(jīng)過現(xiàn)場培訓(xùn)保證您可以得到滿意的圖像。您也可以根據(jù)以下說明調(diào)整相機(jī)：

       根據(jù)拍攝范圍和鏡頭的視場角確定拍攝距離；

       根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動速度確定曝光時間；

       設(shè)定相機(jī)的曝光時間, 然后轉(zhuǎn)動鏡頭的光圈環(huán), 直到畫面出現(xiàn)；

       轉(zhuǎn)動鏡頭的對焦環(huán)進(jìn)行對焦；

       如果需要，可以再次調(diào)整光圈環(huán)，使畫面亮度適中，再微調(diào)對焦環(huán)，Z終獲得清晰的圖像。

Q：為什么幀率足夠了，拍攝出來的畫面還是模糊的，有拖影？

A：拍攝出來的畫面是模糊的，有拖影即畫面動態(tài)模糊，主要是由于曝光時間過大造成的；t（曝光時間）×v（運(yùn)動速度）＜1 pixel

Q：為什么分辨率調(diào)小了之后，幀率沒有發(fā)生變化？

A：對于千眼狼高速相機(jī)來說，影響幀率變化的不僅僅有分辨率，還有曝光時間。相機(jī)曝光時間是指從快門打開到關(guān)閉的時間間隔，在這一段時間內(nèi)，物體可以在底片上留下影像。曝光時間會限制高速相機(jī)幀率的上限值；

1s/曝光時間=幀率（Max）

Q：如何加強(qiáng)拍攝時的景深大小？

A：景深是指鏡頭前沿能夠取得清晰圖像的成像所測定的被拍攝物體前后距離范圍；景深的大小與以下幾點(diǎn)有關(guān)系：

      （1） 光圈越小，景深越深

      （2） 鏡頭焦距越短，景深越深

      （3） 拍攝距離越長，景深越深

       可以綜合調(diào)節(jié)以上幾點(diǎn)來加深景深以加大圖像清晰范圍。

云沛集團(tuán)7W風(fēng)量臺在濰坊市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所圓滿完成交付。

設(shè)備用于風(fēng)機(jī)性能的試驗(yàn)，滿足國標(biāo)GB1236-2017的要求。根據(jù)客戶要求設(shè)備可以進(jìn)行各種離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)的性能指標(biāo)測試，風(fēng)量測試范圍5000～70000m3/h。 設(shè)備自動化程度高，只需設(shè)定好工況參數(shù)，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)計(jì)算全程自動操作；采用全自動噴嘴，根據(jù)設(shè)定風(fēng)量由上位機(jī)自動控制噴嘴開啟組合，避免人為選擇噴嘴的不合理和操作的繁瑣性；產(chǎn)品核心配件均為進(jìn)口知名品牌，穩(wěn)定性好，故障率較低。數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)，可提供計(jì)量機(jī)構(gòu)證書和第三方國家權(quán)威機(jī)構(gòu)比對報告。