摄像机监控成像原理

       高速摄像机是一种能够以小于1/1000秒的曝光或超过每秒250帧的帧速率捕获运动图像的设备。它用于将快速移动的物体作为照片图像记录到存储介质上。高速摄像机可以在很短的时间内完成对高速目标的快速、多次采样，当以常规速度放映时,所记录目标的变化过程就清晰、缓慢地呈现在我们眼前。高速摄像机技术具有实时目标捕获、图像快速记录、即时回放、图像直观清晰等突出优点。

       如今高速摄像机的飞速发展，使得高速摄像机应用于众多领域，如张建花等^【1】针对某型飞机飞行试验中，无法采用常规机载影像测量方法精确计算飞机滑跑过程偏心定位距的问题，设计了一套基于地面多像机视场拼接的影像测量方案。通过在跑道边多点交错布设高速像机阵列，组成高速像机测量控制网,实现飞机滑跑过程影像的全覆盖；采用多摄像机交会接力测量以及数据拼接的方式，实现飞机偏心定位距的测量。实验仿真结果表明，采用该方案偏心定位距Z大测量误差不大于3cm，满足飞行试验精度要求。 

       曹恒将等^【2】安全阀是液压支架的重要保护元件，基于综采工作面上覆岩层的"砌体梁"结构力学模型，液压支架承受的是静态负载和动态负载的总和，基于此，提出了安全阀动静组合加载试验台(其中蓄能器的载荷模拟静态载荷，气体爆炸产生的载荷模拟动态载荷)。实验初始条件如下:LPG-空气混合气体爆炸前的压力为1. 6 MPa，安全阀的调定压力为45 MPa，蓄能器的充液设定压力为31. 5 MPa。实验结果表明：被试安全阀压力超调量为5 MPa，约为调定压力的11%，被试安全阀压力稳定时间为0. 017 s。采用ANSYS Fluent对安全阀的流场进行仿真，通过高速摄像机得到了安全阀溢流过程的照片，验证了安全阀流场的仿真结果。

       黄鹏飞等^【3】设计出了一种新的高速摄像拍摄技术，可以拍摄脉冲焊中任意时刻电流对应的电弧。利用脉冲焊中电流周期性变化的规律，在不同脉冲电流周期的相同点拍摄几十张照片并取其直径的平均数，解决了一般性能的高速摄像机拍摄速度低于超高频脉冲电流变化速率的问题。基于自主研制的高频TIG焊接设备进行了工艺焊接试验，并利用MATLAB技术处理图像，研究了基值电流I_b为50 A，峰值电流I_p为100 A的焊接电弧。结果表明，电弧随脉冲变化时间常数为几十微秒。在脉冲电流突变时，对脉冲电弧加热及散热进行了分析,发现电弧扩张速度大于收缩速度。

高速摄像机拍摄弹弓弹射玻璃杯破裂场景

       一般摄像机的工作原理通常是把光学图象信号转变为电信号，以便于存储或者传输。当我们拍摄一个物体时，此物体上反射的光被摄像机镜头收集，使其聚焦在摄像器件的受光面上，再通过摄像器件把光转变为电能，即得到了“视频信号”。高速摄像机工作原理是什么？

       高速运动物体受到光照射产生反射光，亦或是本身发光，这些光的一部分透过高速成像系统的成像物镜。经物镜成像后，落在光电成像器件的像感面上，受驱动电路控制的光电器件，会对像感面上的目标像快速响应，即根据像感面上目标像光能量的分布，在各采样点即像素点产生响应大小的电荷包，完成图像的光电转换。带有图像信息的各个电荷包被迅速转移到读出寄存器中。读出信号经信号处理后传输至电脑中，由电脑对图像进行读出显示和判读，并将结果输出。

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参考文献

[1]张建花,张杰. 基于多视场拼接的飞机偏心定位距精确测量[J]. 应用光学,2018,(3).doi:10.5768/JAO201839.0303002.

[2]郭永昌;廉自生;袁红兵;廖瑶瑶;崔红伟;;液压支架用大流量安全阀性能分析[J];液压与气动;2019年01期

[3]黄鹏飞;丁斌;胡伊通;周震国;卢振洋;超高频脉冲TIG焊电弧形态分析[J];焊接学报;2018年02期