[发明专利]一种记录物体运动信息的装置及方法

说明书

本发明提供了一种记录物体运动信息的装置及方法，该装置包括：光源系统、彩色相机和同步控制器；光源系统包括连续光源和用于按照预定脉冲闪烁间隔以及脉冲颜色变化顺序进行照射的脉冲光序列光源；连续光源用于为测试区域提供照明；脉冲光序列光源用于为测试区域提供脉冲光照射；彩色相机，用于采集记录有测试区域内待测运动物体运动轨迹的彩色图像；同步控制器，用于控制光源系统的脉冲光序列光源和彩色相机，以实现脉冲光序列光源和彩色相机的同步；其中，彩色相机的曝光时间大于所述脉冲光序列光源的预定脉冲闪烁间隔。本发明无须进行轨迹推算和重建，即可实现物体运动信息记录，节约了计算量的同时使得物体的追踪更为准确。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种基于脉冲光序列的记录物体运动信息的装置及方法。

背景技术

运动物体的追踪和测量是实验科学中的重要研究方向，相关技术的发展和应用对人类认识自然规律、利用自然资源起到关键作用。这里的物体既可以是需要测定的对象，同时也可以是其他介质或流体的示踪粒子。针对特定的物体轨迹和速度测量属于拉格朗日法追踪测量，现有技术手段包括利用高速相机连续记录瞬态时间点物体的位置信息，然后推算出其轨迹；利用无线电雷达针对物体的方位角和距离进行连续位置的解算和跟踪；利用常规的尺规或其他距离和角度测量工具对物体不同时刻位置进行测量和记录。

目前，常用的是利用高速相机连续记录瞬态时间点物体的位置信息，然后推算或重建轨迹的方案，该方案需要拍摄大量的瞬态时间点物体位置照片，照片之间的时间间隔小，使得两张照片之间物体的位移尽可能小，方便将不同时间点的物体轨迹联系在一起，完成物体轨迹的重建，为提高精度通常会使用前几个时间点的重建结果进行拟合，推测下一时刻物体的位置，减少搜索范围。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有方案要求所追踪的粒子速度不能过高，否则照片拍摄频率必须提高才能满足每两帧照片之间物体位移不至于超出拍摄范围或者与其他物体重合；当测试区域有多个被测物体或被测物体与背景有相似之处时，物体本身与最好具备一定特征能够与上述物体相区别，不 然就必须限定物体在两帧照片间的位移远小于到其他物体的距离以免出错，这就进一步提高了相机的拍摄频率要求。而且，为了提高轨迹重建的准确度，通常会采用前几帧已经确定的物体的位置信息对下一帧物体的位置进行推算，计算量很大，同时在整个过程的开始阶段，由于历史信息不足，该推算很难进行。由于光学成像容易受到传感器噪声、镜头炫光或物体表面反射特性的影响，造成成像精度下降，继而引起追踪中断。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种记录物体运动信息的装置及方法，无须进行轨迹推算和重建，即可实现物体运动信息记录，节约了计算量的同时使得物体的追踪更为准确。

本发明的一个方面，提供了一种记录物体运动信息的装置，该装置包括：

光源系统、彩色相机和同步控制器；

所述光源系统包括连续光源和用于按照预定脉冲闪烁间隔以及脉冲颜色变化顺序进行照射的脉冲光序列光源；

所述连续光源，用于为测试区域提供照明；

所述脉冲光序列光源，用于为测试区域提供脉冲光照射；

所述彩色相机，用于采集记录有测试区域内待测运动物体运动轨迹的彩色图像；

所述同步控制器，用于控制所述光源系统的脉冲光序列光源和彩色相机，以实现脉冲光序列光源和彩色相机的同步；

其中，所述彩色相机的曝光时间大于所述脉冲光序列光源的预定脉冲闪烁间隔。

本发明的另一个方面，提供了一种基于上述实施例的记录物体运动信息的装置的记录物体运动信息的方法，该方法包括：

获取所述彩色相机采集的记录有测试区域内待测运动物体运动 轨迹的彩色图像；