本发明专利技术涉及数字成像技术，尤其是涉及一种记录超快过程的数字成像装置及方法。本发明专利技术针对现有技术存在的问题，提出了一种数字成像装置及方法。其可在实现105 fps～107 fps高成像频率的前提下，一次操作即可获得几十至上百幅高质量的数字图像，适用于爆炸力学、冲击波物理和流体动力学实验的测试及研究。本发明专利技术包括信号控制单元发送驱动信号给转镜驱动单元；同时通过转镜信号处理单元检测成像单元的气动转镜输出的转镜信号是否达到预设值，当检测成像单元输出的转镜信号达到预设值时，信号控制单元发送相机控制信号给图像处理单元；然后通过转镜信号处理单元、转镜驱动单元、成像单元以及图像处理单元配合完成目标图像的获取。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及数字成像技术，尤其是设及一种记录超快过程的数字成像装置及方 法。
技术介绍
自然界中许多物理、化学、生物等快速变化的过程都必须借助高时间分辨本领的 成像方法才能进行观察和研究，比如震动、炮弹的飞行、火花放电、爆炸、物质的化学反映、 植物的光合作用等等。而对微秒到纳秒时间分辨的超快过程的研究在科学及军事领域有着 重要的意义，比如对流体动力学、爆炸力学、冲击波物理W及等离子体等领域的研究。为获 得研究对象快速发展过程的图像数据，要求获取图像的装置必须达到l〇 5fps~107fps的成 像频率。 目前可对快速发展过程进行记录的高速数字成像技术主要有，高速CCD视频相机， 特种CCD数字成像技术，W及变象管光电分幅技术。在运些高速数字成像技术中，高速CCD视 频相机的成像频率最高才到l〇 5fps，成像频率偏低，并且在高频段104fps~105fps时，图像 质量只有几百像素 X几十像素的极低水平;特种CCD数字成像技术目前尚不成熟，图像质量 不高(几百像素 X几百像素）；而变象管光电分幅技术在成像频率上可W做到很高，但由于 关键器件成像质量较差，所W最终的图像分辨率也在化)OKW下，而且图像总数量极少（只 有几幅，一般为8幅）。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的问题，提出了一种记录超快 过程的数字成像装置及方法。其可在实现l〇5fps~10 7fps高成像频率的前提下，一次操作即 可获得几十至上百幅2KX2K高质量的数字图像，在实验测试时可实现全数字化的图像记录 及显示，图像质量高，数据处理方便，可满足一大类超快过程的研究需求，适用于爆炸力学、 冲击波物理和流体动力学实验的测试及研究。 本专利技术采用的技术方案如下： -种记录超快过程的数字成像装置，其特征在于包括： 信号控制单元，用于发送驱动信号给转镜驱动单元；同时通过转镜信号处理单元 检测成像单元的气动转镜输出的转镜信号是否达到预设值，当检测成像单元输出的转镜信 号达到预设值时，信号控制单元发送相机控制信号给图像处理单元；[000引转镜信号处理单元，用于接收成像单元输出的转镜信号，并将转镜信号进行处理 后，发送至信号控制单元； 转镜驱动单元，用于接收信号控制单元的驱动信号后，通过固体继电器控制电磁 阀的开合控制高压气体，然后通过高压气管发送高压气体给成像单元； 成像单元：用于接收转镜驱动单元发送的高压气体驱动气动转镜旋转;并将气动 转镜的转镜信号通过转镜信号处理单元发送给信号控制单元;将目标图像依次成像在图像 处理单元上； 图像处理单元，用于接收到信号控制单元的相机控制信号后控制图像处理单元的 CCD相机启动;使得目标图像通过成像单元依次有序的曝光，然后将接收到的目标图像回传 给信号控制单元进行处理，最终得到目标图像。 进一步的，所述转镜驱动单元包括胆气瓶、减压阀、调节阀、用于接收信号控制单 元发送驱动信号的固体继电器W及电磁阀;所胆气瓶输出端、减压阀、调节阀W及电磁阀输 入端依次连接，所述信号控制单元发送驱动信号，通过固体继电器控制电磁阀的开关，进而 控制电磁阀输出端的高压气体，所述电磁阀输出端作为转镜驱动单元输出端;转镜信号处 理单元包括转速传感器、信号处理模块，所转速传感器输出端、信号处理模块、信号控制单 元输入端依次连接，转镜信号处理单元通过转速传感器和信号处理模块精确测量转镜M的 实际转速。 进一步的，所述成像单元包括气动转镜W及光学单元;所述光学单元包括一个物 镜化、一个中继物镜化、一个气动转镜MW及n个禪合物镜化;禪合物镜化的数量和数字图像 接收单元中的CCD相机数量相同；n〉0;当目标通过所述物镜化成像、中继物镜化成像在气动 转镜M处;随着气动转镜的高速(速度高于IX 104r/min)旋转，n个禪合物镜化依次分别将目 标图像成像在n个对应CCD相机上，其中转镜驱动单元输出端通过高压气管控制气动转镜旋 转;其中成像单元的物镜〇1、中继物镜化和禪合物镜化的孔径光阔严格共辆。 进一步的，所述成像单元的结构和气动转镜转速决定数字成像装置的成像频率； 设相邻禪合物镜化之间的夹角为0，0单位为度;气动转镜M的转速为CO，单位为转/分钟；贝。 数字成像装置的成像频率为：[001引进一步的，所述图像处理单元包括n个CCD相机;n个CC时目机按从巧Ijn的顺序均匀 排列在W气动转镜M的法线为半径的圆弧面上；当信号控制单元检测到成像单元的气动转 镜输出的转镜信号转速达到预设值时，信号控制单元发送用于打开所有n个CCD相机的快口 控制信号给图像处理单元的所有CCD相机，使得气动转镜M将目标图像从第一个CCD相机到 第n个CCD相机完成按时间顺序依次有序的曝光;每个CCD相机只拍摄一次图像；当CCD相机 完成目标图像义集后，关闭所有n个CCD相机的快n。 -种记录超快过程的数字成像方法包括： 步骤1:通过信号控制单元发送驱动信号给转镜驱动单元；同时通过转镜信号处理 单元检测成像单元的气动转镜输出的转镜信号是否达到预设值，当检测成像单元输出的转 镜信号达到预设值时，信号控制单元发送相机控制信号给图像处理单元； 步骤2:转镜驱动单元接收信号控制单元的驱动信号后，通过高压气管输出高压气 体给成像单元;成像单元接收转镜驱动单元发送的高压气体驱动气动转镜旋转;并将转镜 信号通过转镜信号处理单元发送给信号控制单元;将目标图像依次成像在图像处理单元 上； 步骤3:图像处理单元接收到信号控制单元的相机控制信号后控制图像处理单元 的CCD相机启动;使得目标图像通过成像单元依次有序的曝光，然后将接收到的目标图像回 传给信号控制单元进行处理，最终得到目标图像。 进一步的，所述转镜驱动单元包括胆气瓶、减压阀、调节阀、用于接收信号控制单 元发送驱动信号的固体继电器W及电磁阀;所胆气瓶输出端、减压阀、调节阀W及电磁阀输 入端依次连接，所述信号控制单元发送驱动信号，通过固体继电器控制电磁阀的开关，进而 控制电磁阀输出端的输出信号，所述电磁阀输出端作为转镜驱动单元输出端;转镜信号处 理单元包括转速传感器、信号处理模块，所转速传感器输出端、信号处理模块、信号控制单 元输入端依次连接，转镜信号处理单元通过转速传感器和信号处理模块精确测量转镜M的 实际转速。 进一步的，所述成像单元包括气动转镜W及光学单元;所述光学单元包括一个物 镜化、一个中继物镜化、一个气动转镜MW及n个禪合物镜化;禪合物镜化的数量和数字图像 接收单元中的CCD相机数量相同；n〉0;当目标通过所述物镜化成像、中继物镜化成像在气动 转镜M处;随着气动转镜的高速(速度高于IX 104r/min)旋转，n个禪合物镜化依次分别将目 标图像成像在n个对应CCD相机，其中转镜驱动当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种记录超快过程的数字成像装置，其特征在于包括：信号控制单元，用于发送驱动信号给转镜驱动单元；同时通过转镜信号处理单元检测成像单元的气动转镜输出的转镜信号是否达到预设值，当检测成像单元输出的转镜信号达到预设值时，信号控制单元发送相机控制信号给图像处理单元；转镜信号处理单元，用于接收成像单元输出的转镜信号，并将转镜信号进行处理后，发送至信号控制单元；转镜驱动单元，用于接收信号控制单元的驱动信号后，通过固体继电器控制电磁阀的开合控制高压气体，然后通过高压气管发送高压气体给成像单元；成像单元：用于接收转镜驱动单元发送的高压气体驱动气动转镜旋转；并将气动转镜的转镜信号通过转镜信号处理单元发送给信号控制单元；将目标图像依次成像在图像处理单元上；图像处理单元，用于接收到信号控制单元的相机控制信号后控制图像处理单元的CCD相机启动；使得目标图像通过成像单元依次有序的曝光，然后将接收到的目标图像回传给信号控制单元进行处理，最终得到目标图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李剑，刘宁文，彭其先，王旭，汪伟，肖正飞，尚长水，畅里华，赵新才，温伟峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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