[發明專利]基于同步控制的超高速成像方法

有效

• 申請號: 201811060777.1
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN108965734B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 柯發偉;黃潔;李鑫;柳森;羅錦陽;宋強;謝愛民;文雪忠;姜林
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張利明

本發明涉及基于同步控制的超高速成像方法，它包括：使成像單元中的工業相機對測量區域序列成像，并且使每臺工業相機曝光時間內對應一臺脈沖激光器對測量區域閃光；所述脈沖激光器通過外觸發點燈信號和調Q信號進行閃光控制；所述成像單元包括多臺帶有成像鏡頭、分辨率至少為1000萬像素的工業相機；脈沖激光器的數量與工業相機的數量相同；脈沖激光器的脈沖寬度最多為10ns。本發明能實現對目標的高分辨率超高速序列成像，可應用于序列陰影成像及序列前光成像。

技術領域

本發明涉及超高速成像技術領域，尤其涉及一種基于同步控制的超高速成像方法。

背景技術

隨著航天技術、武器裝備和基礎學科的發展，對超高速空氣動力學、超高速碰撞、爆炸與沖擊、燃燒與化學反應等領域的研究不斷深入。這些研究工作中，許多現象是持續時間僅為微秒甚至納秒級的超高速瞬態變化過程，對這些變化過程進行清晰、連續地成像記錄，有利于掌握其物理現象的本質。對物質現象超高速序列成像除了對攝影儀器的幅頻要求很高以外，還須確保獲得的圖像分辨率足夠高，有效曝光時間足夠短，從而提高成像清晰度，減小由于超高速運動引起的圖像模糊失真?，F有轉鏡式分幅膠片高速攝影機，在使用前后需要準備膠片并進行沖洗，使用不方便；而已有的多光源空間分離的序列成像技術是將不同激光束按照一定的空間角度布置，所有激光束擴束以后以近似同一光路形式照射到待測試區域，經過匯聚以后的激光束在成像系統中再通過反射鏡和分束鏡把不同的光束相互分開，并且放大角度，成像過程中不同激光束的出光時刻流場陰影信息相應地記錄在相機內，相機采用長時間曝光的方式來成像，因此只適用于對目標陰影成像，而不適用于目標的前光成像。

因此，針對以上不足，需要提供一種新的超高速成像技術，能夠對目標高分辨率成像，并通用于前光成像和陰影成像。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有多光源空間分離的序列成像技術需要長時間曝光，不適用于前光成像的缺陷，提供一種基于同步控制的超高速成像方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于同步控制的超高速成像方法，它包括：

使成像單元中的工業相機對測量區域序列成像，并且使每臺工業相機曝光時間內對應一臺脈沖激光器對測量區域閃光；所述脈沖激光器通過外觸發點燈信號和調Q信號進行閃光控制；

所述成像單元包括多臺帶有成像鏡頭、分辨率至少為1000萬像素的工業相機；脈沖激光器的數量與工業相機的數量相同；脈沖激光器的脈沖寬度最多為10ns。

在根據本發明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述工業相機和脈沖激光器通過時序控制單元進行控制，時序控制單元輸出相機觸發信號控制工業相機快門的開啟；時序控制單元還輸出光源觸發信號控制脈沖激光器的閃光，所述光源觸發信號包括外觸發點燈信號和調Q信號。

在根據本發明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述相機觸發信號的觸發時刻至少基于相機外觸發延時時間確定。

在根據本發明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述光源觸發信號的觸發時刻至少基于光源外觸發延時時間確定。

在根據本發明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述光源觸發信號的觸發間隔至少基于工業相機的曝光時間確定。

在根據本發明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述光源出光時間間隔至少大于工業相機曝光時間的一半。

在根據本發明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，成像單元中相鄰工業相機快門的開啟時間間隔t_I至少為：

t_I＝0.5×t_CE+1μs；

其中t_CE表示工業相機的最短曝光時間。