当水滴轻轻地落入池塘时,它产生一系列几乎无形的壮观过程的。小水滴首先在水面上跳跃奔腾,接著水珠四方散射而支离,直到完全被池水吸收而消失。以肉眼看起来,这看起来不过就是水面的震动,但是透过高速摄像机观看,整个过程看起来就如篮球反弹的超级慢动作。
高速摄像机可以在很短的时间内完成对高速目标的快速、多次采样,当以常规速度放映时,所记录目标的变化过程就清晰、缓慢地呈现在我们眼前。高速摄像机技术具有实时目标捕获、图像快速记录、即时回放、图像直观清晰等突出优点。
多年来被使用在研究上,有些非常实用,例如车祸模拟测试的纪录。一直到当下,才有这类研究工具被娱乐界所运用。高速摄像机有较为便携的款式,可以用来拍摄商业电视和影片,捕捉“CSI”影集中子弹的冲击画面、“流言终结者”节目中的大爆炸,以及迪士尼新作“Earth”中的动物飞行特技。
高速摄像机原理
高速运动目标受到自然光或人工辅助照明灯光的照射产生反射光,或者运动目标本身发光,这些光的一部分透过高速成像系统的成像物镜。经物镜成像后,落在光电成像器件的像感面上,受驱动电路控制的光电器件,会对像感面上的目标像快速响应,即根据像感面上目标像光能量的分布,在各采样点即像素点产生响应大小的电荷包,完成图像的光电转换。带有图像信息的各个电荷包被迅速转移到读出寄存器中。读出信号经信号处理后传输至电脑中,由电脑对图像进行读出显示和判读,并将结果输出。因此,一套完整的高速成像系统由光学成像、光电成像、信号传输、控制、图像存储与处理等几部分组成。
高速摄像机应用领域
一、军事领域:火药爆破分析.弹道分析.炸药爆炸,子弹出膛,火箭发射.烟火分析,防御装置设计,撞击分析,武器机械运动分析,火药点火过程,飞行分析,穿甲过程分析,枪火分析等
二、生物医学领.高分辨率高速显微镜成像.细胞高速成像;生物力学;生物运动分析;动物仿真学;动物动作分析;人体步态分析;昆虫或鸟类翅膀运动;康复物理治疗.细胞、瓣膜运动、出血观察;吞咽、呼吸道鞭毛运动.汽车测试领域:安全气囊分析;机器人动作分析;摆臂分析;撞击试验;结构分析;防护装置性能测试;气缸喷流
三、体育运动领域:仿真设备测试;运动动作姿态分析;冲线瞬间拍摄;羽毛球,网球,田径运动,兵乓球动作姿态分析;高尔夫动作;体育运动辅助训练
四、能源化工领域: 气相流,粒子测速系统;化学结晶过程;喷流,喷雾流体分析,燃烧过程;火焰分析;微通道流;
五、其他专业领域:跌落试验;振动分析;冲击分析;焊接;绕线;切削;压膜成型.印刷分析;瓶盖测试;烟草机械;运转动作分析或故障诊断,产品研发测试、力学弹性分析,放电分析等
六、高速粒子成像测速; 瞬间物理现象; 高速碰撞研究; 显微高速成像;汽车碰撞测试;材料测试;张力测试;显微镜学;气囊膨胀实验;快速流体观测;喷雾成像分析;流体力学;燃料注入;电闸放电;燃烧过程分析;半导体质量控制;自然界和医学上的快速成像研究;弹道学;超慢动作电影剪切;高速生物学现象观测(肌肉收缩);交通控制等等
高速摄像机应用领域还包含航天航空、大学研究所、船舶、体育、汽车工业、自动化生产线、各式产品检测、矿业、陶瓷、制药、涂料、造纸、水处理以及钻探泥浆等领域。