[实用新型]一种应用快速开关光源的高速摄像装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高速摄像系统领域，特别涉及一种应用快速开关光源的高速摄像装置。

背景技术

高速摄像是一种把高速运动变化过程的空间信息和时间紧密联系在一起进行图像记录的方法，能将瞬变、高速过程连续记录下来，并运用图像分析设备进行定量计算的方法，其最早应用于弹道分析，至今已从军事逐渐扩展到民用,从工业到医学生物,从宏观机械运动到微观机制的研究。高速摄像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。高速光电成像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。

传统高速摄像的工作原理是：高速运动目标受到自然光或人工辅助照明灯光的照射产生反射光，或者运动目标本身发光，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。因此，一套完整的高速成像系统由光学成像、光电成像、信号传输、控制、图像存储与处理等几部分组成。

目前，一般摄像机、DV机最多能达到50-60~300帧每秒，手机30帧/s，而一般高速摄像机通常可以达到每秒600~10000帧的速度记录，有些军方专用的高速摄像机甚至可达到1百万~1千万帧每秒。为实现高速摄像的技术效果，传统的高速摄像机和其他高速成像仪器更为重视捕获时间频率高的图像，并以此作为实现高速摄像的当然手段。而需要在高频率下采集图像样本数据，除了传感器和照明设备灵敏度的限制外，采样频率也受到快门速度和传感器的ADC速度和其他相关数据处理瓶颈现在。故，高速摄像的传感器需要具备特殊的结构、工艺和材料，使其能够在高速的情况下进行正常工作。

另外，在摄像领域中使用人工辅助照明灯光（俗称闪光灯）经历了从镁粉闪光灯、一次闪光灯（闪光炮）至电子闪光灯的发展历程；当前普遍使用的电子闪光灯是利用气体放电原理，采用集成电路和蓝硅晶体管组成的光敏控制电路，能自动根据拍摄距离和反光的强弱控制明灭时间。以上所述的闪光灯有其不足之处，即不能够实现瞬时的快速开关：从其通电至开始发光，有一定的延迟时间，俗称预热；从其断电至发光结束，也有一定的延迟时间，俗称余辉。在高速摄像中，特别是在黑暗环境的高速摄像中，闪光灯的连续闪烁，由于延迟时间（余辉）的存在，不能达到很高的闪烁频率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一种应用快速开关光源的高速摄像装置，相对于现有的摄像装置具有具有成本低、易普及的有益效果。

本实用新型一种应用LED光源的高速摄像装置的技术方案是：一种应用快速开关光源的高速摄像装置，包括拍摄模块、快速开关光源模块、开光控制电路模块和图像处理模块；所述拍摄模块包括快门、摄像镜头和与摄像镜头对应的拍摄传感器；所述快速开关光源至少包括2种具有不同色光的LED发光器件；所述开关控制电路模块与LED光源模块和快门连接，用于使LED光源模块和快门相联动，使LED光源模块在一次快门曝光时间内依次进行不同颜色光源的开关动作；所述拍摄传感器将快门曝光时间内获得的混合图像传给图像处理模块，由图像处理模块对图像进行提取和视频整合。

本实用新型的快速开关光源是指在一个快门时间内能够进行多次开关动作的光源，应具有良好的开关截断性能，能在毫秒级甚至微秒级进行开关动作。优选采用LED（Light Emmitting Diode）光源，然而根据发明原理，本领域技术人员可以轻易联想到其他的快速开关光源，如激光光源等，也属于保护范围。