一种基于矩阵镜头的超高速摄影系统及其操作方法与流程

1.本发明涉及线摄像技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于矩阵镜头的超高速摄影系统及其操作方法。


背景技术：

2.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。录制后，存储在媒体上的图像可以慢动作播放。早期的高速摄像机使用胶片记录高速事件，但被完全使用电荷耦合器件(ccd)或cmos有源像素传感器的电子设备取代，通常每秒超过1000帧记录到dram上，慢慢地回放研究瞬态现象的科学研究动作。
3.目前市场上，对于一些超高速运动物体的同步拍摄技术主要依赖于超高速摄像设备中全局快门的设置，但全局快门需要用机械快门遮挡非曝光期，这就导致高速摄影需要有配套的高速快门机械结构，而复杂的高速快门系统和昂贵的生产成本制约了高速摄影同步的进一步发展。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于矩阵镜头的超高速摄影系统，本发明所要解决的技术问题是：市面对于超高速运动物体摄影主要依赖于高级复杂机械快门的设备，这就导致超高速摄影门槛高。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于矩阵镜头的超高速摄影系统，包括矩阵摄像镜头系统、卷帘快门系统和图像输出系统，所述矩阵摄像头系统包括单元摄像头，所述卷帘快门系统包括单元cmos传感器，所述矩阵摄像镜头系统与卷帘快门系统电性连接，所述卷帘快门系统与图像输出系统电性连接。
6.优选的，所述矩阵摄像镜头系统由30x30个单元摄像头矩阵式设置组成。
7.优选的，所述卷帘快门系统由30x30个单元cmos传感器矩阵式设置组成。
8.一种基于矩阵镜头的超高速摄影系统的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.步骤s1：设置30x30＝900个单元摄像头，光轴间距离小于10mm；
10.步骤s2：按一定要求设定每个单元摄像头的位置，以及要拍摄的参数，参数包括曝光时间、每秒帧数、分辨率；
11.步骤s3：设定完成后，在预计拍摄标的位置放置校正靶图，通过拍摄靶图，得到针对标准靶图的900个样本，每个样本针对靶图进行对比，得到图像校准；
12.步骤s4：设置同步触发器，依次触发单元摄像头开始拍摄，时间间隔遵循：t＝/f。f为拍摄要求帧率；
13.步骤s5：开始拍摄后，每一个拍摄时间点，将900个单元摄像头的第n个相机读出的第n行数据合称为一祯；
14.步骤s6：将帧数据按照预存的数字校正信息进行移位矫正；
15.步骤s7：循环3～4步骤，输出序列帧。
16.本发明的技术效果和优点：
17.本发明基于矩阵镜头的超高速摄影系统，矩阵摄像头系统以矩阵式设置30x30个单元摄像头，因此卷帘快门系统同样以矩阵式设置30x30个单元cmos传感器；以矩阵列队方式增设多个单元摄像头，其中每一个cmos传感器对应特定行数据，通过高速电子信号同步，可达到同时输出全帧完整的图像，最后进行图像校对，以此实现对超高速运动物体拍摄影像的更好效果，卷帘快门系统采用cmos传感器，通过对每行像素进行读取，无需等待整个帧完成读出，进一步最大化帧速率，提高读取速度，以保证能够在不同光照条件下都有效拍摄超高速运动的物体。
附图说明
18.图1为本发明的摄像系统工作原理结构示意图。
19.图中：矩阵摄像镜头系统；2、卷帘快门系统；3、图像输出系统；5、单元摄像头；6、单元cmos传感器。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.请参阅图1，本发明提供一种基于矩阵镜头的超高速摄影系统技术方案：包括矩阵摄像镜头系统1、卷帘快门系统2和图像输出系统3，矩阵摄像头系统1包括单元摄像头5，卷帘快门系统2包括单元cmos传感器6，矩阵摄像镜头系统1与卷帘快门系统2电性连接，卷帘快门系统2与图像输出系统3电性连接。
22.矩阵摄像镜头系统1由30x30个单元摄像头5矩阵式设置组成。
23.卷帘快门系统2由30x30个单元cmos传感器6矩阵式设置组成。
24.一种基于矩阵镜头的超高速摄影系统的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：
25.步骤s1：设置30x30＝900个单元摄像头5，光轴间距离小于10mm；
26.步骤s2：按一定要求设定每个单元摄像头5的位置，以及要拍摄的参数，参数包括曝光时间、每秒帧数、分辨率；
27.步骤s3：设定完成后，在预计拍摄标的位置放置校正靶图，通过拍摄靶图，得到针对标准靶图的900个样本，每个样本针对靶图进行对比，得到图像校准；
28.步骤s4：设置同步触发器，依次触发单元摄像头5开始拍摄，时间间隔遵循：t＝1/f。f为拍摄要求帧率；
29.步骤s5：开始拍摄后，每一个拍摄时间点，将900个单元摄像头5的第n个相机读出的第n行数据合称为一祯；
30.步骤s6：将帧数据按照预存的数字校正信息进行移位矫正；
31.步骤s7：循环3～4步骤，输出序列帧。
32.工作原理：矩阵摄像头系统1以矩阵式设置30x30个单元摄像头5，因此卷帘快门系
统2同样以矩阵式设置30x30个单元cmos传感器6；以矩阵式设置多个单元摄像头5，通过电子快门同步控制，确保n个传感器中的第n个传感器读取第n行数据，最后同时输出全行完整图像。然后通过校正网格对一帧一帧整合得到的图像进行位置上的拉伸或平移，对图像进行位置校正，得到最后的超高速运动物体影像，卷帘快门系统2采用cmos传感器6，通过对每行像素进行读取，无需等待整个帧完成读出，进一步最大化帧速率，提高读取速度，以保证能够在不同光照条件下都有效拍摄超高速运动的物体。
33.最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
34.其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
35.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。