[发明专利]一种记录超快过程的数字成像装置及方法

说明书

本发明涉及数字成像技术，尤其是涉及一种记录超快过程的数字成像装置及方法。本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种数字成像装置及方法。其可在实现10⁵ fps～10⁷ fps高成像频率的前提下，一次操作即可获得几十至上百幅高质量的数字图像，适用于爆炸力学、冲击波物理和流体动力学实验的测试及研究。本发明包括信号控制单元发送驱动信号给转镜驱动单元；同时通过转镜信号处理单元检测成像单元的气动转镜输出的转镜信号是否达到预设值，当检测成像单元输出的转镜信号达到预设值时，信号控制单元发送相机控制信号给图像处理单元；然后通过转镜信号处理单元、转镜驱动单元、成像单元以及图像处理单元配合完成目标图像的获取。

技术领域

本发明涉及数字成像技术，尤其是涉及一种记录超快过程的数字成像装置及方法。

背景技术

自然界中许多物理、化学、生物等快速变化的过程都必须借助高时间分辨本领的成像方法才能进行观察和研究，比如震动、炮弹的飞行、火花放电、爆炸、物质的化学反映、植物的光合作用等等。而对微秒到纳秒时间分辨的超快过程的研究在科学及军事领域有着重要的意义，比如对流体动力学、爆炸力学、冲击波物理以及等离子体等领域的研究。为获得研究对象快速发展过程的图像数据，要求获取图像的装置必须达到10⁵fps～10⁷fps的成像频率。

目前可对快速发展过程进行记录的高速数字成像技术主要有，高速CCD视频相机，特种CCD数字成像技术，以及变象管光电分幅技术。在这些高速数字成像技术中，高速CCD视频相机的成像频率最高才到10⁵fps，成像频率偏低，并且在高频段10⁴fps～10⁵fps时，图像质量只有几百像素×几十像素的极低水平；特种CCD数字成像技术目前尚不成熟，图像质量不高(几百像素×几百像素)；而变象管光电分幅技术在成像频率上可以做到很高，但由于关键器件成像质量较差，所以最终的图像分辨率也在1K×1K以下，而且图像总数量极少(只有几幅，一般为8幅)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提出了一种记录超快过程的数字成像装置及方法。其可在实现10⁵fps～10⁷fps高成像频率的前提下，一次操作即可获得几十至上百幅2K×2K高质量的数字图像，在实验测试时可实现全数字化的图像记录及显示，图像质量高，数据处理方便，可满足一大类超快过程的研究需求，适用于爆炸力学、冲击波物理和流体动力学实验的测试及研究。

本发明采用的技术方案如下：

一种记录超快过程的数字成像装置，其特征在于包括：

信号控制单元，用于发送驱动信号给转镜驱动单元；同时通过转镜信号处理单元检测成像单元的气动转镜输出的转镜信号是否达到预设值，当检测成像单元输出的转镜信号达到预设值时，信号控制单元发送相机控制信号给图像处理单元；

转镜信号处理单元，用于接收成像单元输出的转镜信号，并将转镜信号进行处理后，发送至信号控制单元；

转镜驱动单元，用于接收信号控制单元的驱动信号后，通过固体继电器控制电磁阀的开合控制高压气体，然后通过高压气管发送高压气体给成像单元；

成像单元：用于接收转镜驱动单元发送的高压气体驱动气动转镜旋转；并将气动转镜的转镜信号通过转镜信号处理单元发送给信号控制单元；将目标图像依次成像在图像处理单元上；

图像处理单元，用于接收到信号控制单元的相机控制信号后控制图像处理单元的CCD相机启动；使得目标图像通过成像单元依次有序的曝光，然后将接收到的目标图像回传给信号控制单元进行处理，最终得到目标图像。