[實用新型]一種應用快速開關光源的高速攝像裝置

有效

• 申請號: 201220446246.8
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN202918392U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 于燕斌;杜娟
• 申請（專利權）人: 廣州市盛光微電子有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/235;G03B15/05;G03B39/00
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 頓海舟;陳業勝

技術領域

本實用新型涉及高速攝像系統領域，特別涉及一種應用快速開關光源的高速攝像裝置。

背景技術

高速攝像是一種把高速運動變化過程的空間信息和時間緊密聯系在一起進行圖像記錄的方法，能將瞬變、高速過程連續記錄下來，并運用圖像分析設備進行定量計算的方法，其最早應用于彈道分析，至今已從軍事逐漸擴展到民用,從工業到醫學生物,從宏觀機械運動到微觀機制的研究。高速攝像可以在很短的時間內完成對高速目標的快速、多次采樣，當以常規速度放映時，所記錄目標的變化過程就清晰、緩慢地呈現在我們眼前。高速光電成像技術具有實時目標捕獲、圖像快速記錄、即時回放、圖像直觀清晰等突出優點。

傳統高速攝像的工作原理是：高速運動目標受到自然光或人工輔助照明燈光的照射產生反射光，或者運動目標本身發光，這些光的一部分透過高速成像系統的成像物鏡。經物鏡成像后，落在光電成像器件的像感面上，受驅動電路控制的光電器件，會對像感面上的目標像快速響應，即根據像感面上目標像光能量的分布，在各采樣點即像素點產生響應大小的電荷包，完成圖像的光電轉換。帶有圖像信息的各個電荷包被迅速轉移到讀出寄存器中。讀出信號經信號處理后傳輸至電腦中，由電腦對圖像進行讀出顯示和判讀，并將結果輸出。因此，一套完整的高速成像系統由光學成像、光電成像、信號傳輸、控制、圖像存儲與處理等幾部分組成。

目前，一般攝像機、DV機最多能達到50-60~300幀每秒，手機30幀/s，而一般高速攝像機通常可以達到每秒600~10000幀的速度記錄，有些軍方專用的高速攝像機甚至可達到1百萬~1千萬幀每秒。為實現高速攝像的技術效果，傳統的高速攝像機和其他高速成像儀器更為重視捕獲時間頻率高的圖像，并以此作為實現高速攝像的當然手段。而需要在高頻率下采集圖像樣本數據，除了傳感器和照明設備靈敏度的限制外，采樣頻率也受到快門速度和傳感器的ADC速度和其他相關數據處理瓶頸現在。故，高速攝像的傳感器需要具備特殊的結構、工藝和材料，使其能夠在高速的情況下進行正常工作。

另外，在攝像領域中使用人工輔助照明燈光（俗稱閃光燈）經歷了從鎂粉閃光燈、一次閃光燈（閃光炮）至電子閃光燈的發展歷程；當前普遍使用的電子閃光燈是利用氣體放電原理，采用集成電路和藍硅晶體管組成的光敏控制電路，能自動根據拍攝距離和反光的強弱控制明滅時間。以上所述的閃光燈有其不足之處，即不能夠實現瞬時的快速開關：從其通電至開始發光，有一定的延遲時間，俗稱預熱；從其斷電至發光結束，也有一定的延遲時間，俗稱余輝。在高速攝像中，特別是在黑暗環境的高速攝像中，閃光燈的連續閃爍，由于延遲時間（余輝）的存在，不能達到很高的閃爍頻率。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種一種應用快速開關光源的高速攝像裝置，相對于現有的攝像裝置具有具有成本低、易普及的有益效果。

本實用新型一種應用LED光源的高速攝像裝置的技術方案是：一種應用快速開關光源的高速攝像裝置，包括拍攝模塊、快速開關光源模塊、開光控制電路模塊和圖像處理模塊；所述拍攝模塊包括快門、攝像鏡頭和與攝像鏡頭對應的拍攝傳感器；所述快速開關光源至少包括2種具有不同色光的LED發光器件；所述開關控制電路模塊與LED光源模塊和快門連接，用于使LED光源模塊和快門相聯動，使LED光源模塊在一次快門曝光時間內依次進行不同顏色光源的開關動作；所述拍攝傳感器將快門曝光時間內獲得的混合圖像傳給圖像處理模塊，由圖像處理模塊對圖像進行提取和視頻整合。

本實用新型的快速開關光源是指在一個快門時間內能夠進行多次開關動作的光源，應具有良好的開關截斷性能，能在毫秒級甚至微秒級進行開關動作。優選采用LED（Light?Emmitting?Diode）光源，然而根據發明原理，本領域技術人員可以輕易聯想到其他的快速開關光源，如激光光源等，也屬于保護范圍。