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高速成像系統用于對子彈動態運動進行分析
點擊次數：1926 更新時間：2016-04-06
高速成像系統多重曝光
圖像是利用todim::streamer圖形用戶界面GUI軟件捕獲的。該軟件作為一種開源軟件供每臺相機使用。相機和PC主機之間的所有配置和數據傳輸，都是通過一個標準GigE Vision接口以及與GenICam兼容的API一起來實現的，zui后將圖像存儲為原始二進制16位文件的形式。
可以看到子彈的三處獨立的曝光點。每個脈沖能夠捕獲到飛行子彈的一幅曝光良好的圖像。此外，一個BP-880帶通濾波器，能在500μs的總曝光時間內削弱背景光的影響。通過使用該濾波器，由IL-0900模塊提供的紅外光脈沖比背景光更加強大，它能有效照亮并“凍結”子彈的運動。
在這個試驗中，測量到子彈的運行速度為751m/s，而制造商提供的數據為854m/s。
凍結時間
為了測彈的出口速度，光脈沖之間的延遲被設定為100ms，對于以800m/s高速行進的子彈而言，大約為8cm。此延遲用來分離合成圖像中子彈的多次曝光。子彈的長度可以從制造商的說明書中得知，用于為圖像提供準確的數據。然后，子彈的三次曝光間隔可被提取。
多脈沖方法的一個關鍵優勢是：不受任何幀到幀變化的影響。子彈的每次曝光均由相機傳感器的單一激活捕獲，加上的照明時間控制，盡可能減少可變因素，從而使得分析得以優化，實現更高的度。這可以在子彈的減速分析中窺見一斑。速度的兩個瞬時測量結果足夠，這樣便可獲得子彈減速的測量。從該捕獲序列中獲得的一個*的輸出是子彈“搖擺”或“偏轉”，這在多張曝光圖像中清晰可見。這種類型的運動很難預料，這將為子彈制造商提供寶貴的信息。
在成像系統，成像過程的所有三個關鍵因素——觸發、照明和圖像捕獲，必須由一個軟件界面控制。
盡管高速成像系統并未具備傳統的型超高速視頻拍攝相機的全部功能，但是其板上觸發、高速圖像采集和高功率照明光源所形成的一套組合，已經預示著該系統將在測試和分析應用中斬獲用武之地。
作為傳統高速成像系統的一個補充；在該試驗設備中也使用了傳統高速成像系統，其用于提供整個場景的全景。盡管該系統能夠提供高幀率和高分辨率的圖像，但是它不能捕獲飛行中子彈的詳細靜態圖像；然而膛線檢測卻需要這樣的圖像，此外這些圖像還能“對子彈運動時產生的任何不必要的傾斜或偏轉”提供一種可視化分析；子彈的這種傾斜或偏轉運動，增加發射阻力、降低精度。
客戶要求在距槍口很短處捕獲飛行中的子彈的圖像，并且要具有足夠的放大率，這樣才能對飛行中的子彈特征進行可視化分析。該試驗設備中使用了一個落地配重以啟動步槍射擊，但是該機制所固有的定時不確定性，意味著不大可能直接從配重上觸發相機。因此，有必要利用正在運動中的子彈直接觸發圖像捕獲功能。
紅外照明模塊發射波長905nm的光，其用于照明視場，并提供足夠的光強以獲得高對比度圖像。這些照明單元直接由相機頭觸發，可以在輸入觸發器中設置一個延遲時間，以確保子彈即使處于高速運行中也能瞬間捕獲到它的圖像。
