发表于：2015/5/18 15:31:35
#0楼
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需求分析
爆炸是一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程。在此过程中，空间内的物质以极快的速度把其内部所含有的能量释放出来，转变成机械功、光和热等能量形态。爆炸一旦失控，就会产生巨大的破坏力而造成重大事故。因此，对爆炸进行研究，监控爆炸中心的形态，更精准地控制每一次爆破的威力、方向，也逐步成为新的科研应用需求。
技术难点
首先，由于爆炸过程发生在一个极短时间内，如果在威力巨大的爆炸现场，用于拍摄爆炸中心的摄录设备会在爆炸后极短的时间内被损毁，如何在这段极短时间内（例如200μs），记录爆炸中心的形态，并将图像信息传至远方的终端电脑，成为一个关键的技术瓶颈。
其次，爆炸的瞬时性决定了相机必须在极短的曝光时间内抓拍图像。在这种情况下，控制好曝光时间，并且抓拍清晰、包含有用信息的图片，才能获得令人满意的结果。
解决方案
1、系统连接原理
![附件 爆炸.jpg]()
2、系统配置
高速摄像系统:AcutEye超远距离高速摄像系统
高速相机:德国Optronis CL600
光纤延长器:加拿大OptiCable-Full
图像采集卡:德国Silicon Software MicroEnable IV AD4-CL
3、实物连接
![附件 爆炸2.jpg]()
由于爆破的瞬时性、破坏性，决定了必须在极短时间内完成曝光、抓拍、信号传输这整个过程。
1、采用Optronis CL600高速相机的Cameralink Full模式，全分辨率下帧频可达500FPS@1280x1024, 提取兴趣区域（ROI）开窗后，帧频可达到6335fps@256x256，帧间隔最小158μs，应用曝光时间小于40μs时，可在200μs内，相机接触信号，曝光捕获图像并将图像传输至远端。
2、为了控制曝光时间、获得理想的成像质量，需要在在相机前端安装图像增强器。图像增强器拥有极快的电光快门（其快门脉冲频率可控制在几纳秒内），可以减少曝光时间、避免模糊，并显著拓宽相机的动态范围；经过图像增强器增强后，装置灵敏度可达到单光子级，获取到更加清晰的理想拍摄效果。下图是Optronis相机安装图像增强器前后的拍摄效果对比，可以看到，安装增强器后，相机能够捕获到更加清晰的喷射火焰细节图。
![附件 20141010154707_83359.jpg]()
1a 图示为气体火焰，光强不高，需要非常短的曝光时间来观察火焰细节
1b 图示为标准高速相机以1000fps及1ms曝光时间拍摄该火焰的结果。一方面，需要更长的曝光时间来提高相机灵敏度；另一方面，需要更短的曝光时间来避免模糊。
1c 图示为增强后高速相机以2000fps及15μs拍摄的图像。增强后的高速相机灵敏度能够以100000fps的帧率拍摄火焰；通过运用图像增强器的电-光快门功能限制曝光时间，使运动图像不再模糊。
3、相机捕获图像后，需要运用光纤延长器将信号传送到安全的远端主机：采用OptiCable光纤延长器OptiCable-Full，可以提供10Gb/s的传输带宽，支持Base/Medium/Full和10tap*8bit模式的 CameraLink相机/图像采集卡，完全可以满足应用需求。[/size]
需求分析
爆炸是一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程。在此过程中，空间内的物质以极快的速度把其内部所含有的能量释放出来，转变成机械功、光和热等能量形态。爆炸一旦失控，就会产生巨大的破坏力而造成重大事故。因此，对爆炸进行研究，监控爆炸中心的形态，更精准地控制每一次爆破的威力、方向，也逐步成为新的科研应用需求。
技术难点
首先，由于爆炸过程发生在一个极短时间内，如果在威力巨大的爆炸现场，用于拍摄爆炸中心的摄录设备会在爆炸后极短的时间内被损毁，如何在这段极短时间内（例如200μs），记录爆炸中心的形态，并将图像信息传至远方的终端电脑，成为一个关键的技术瓶颈。
其次，爆炸的瞬时性决定了相机必须在极短的曝光时间内抓拍图像。在这种情况下，控制好曝光时间，并且抓拍清晰、包含有用信息的图片，才能获得令人满意的结果。
解决方案
1、系统连接原理
2、系统配置
高速摄像系统:AcutEye超远距离高速摄像系统
高速相机:德国Optronis CL600
光纤延长器:加拿大OptiCable-Full
图像采集卡:德国Silicon Software MicroEnable IV AD4-CL
3、实物连接
由于爆破的瞬时性、破坏性，决定了必须在极短时间内完成曝光、抓拍、信号传输这整个过程。
1、采用Optronis CL600高速相机的Cameralink Full模式，全分辨率下帧频可达500FPS@1280x1024, 提取兴趣区域（ROI）开窗后，帧频可达到6335fps@256x256，帧间隔最小158μs，应用曝光时间小于40μs时，可在200μs内，相机接触信号，曝光捕获图像并将图像传输至远端。
2、为了控制曝光时间、获得理想的成像质量，需要在在相机前端安装图像增强器。图像增强器拥有极快的电光快门（其快门脉冲频率可控制在几纳秒内），可以减少曝光时间、避免模糊，并显著拓宽相机的动态范围；经过图像增强器增强后，装置灵敏度可达到单光子级，获取到更加清晰的理想拍摄效果。下图是Optronis相机安装图像增强器前后的拍摄效果对比，可以看到，安装增强器后，相机能够捕获到更加清晰的喷射火焰细节图。
1a 图示为气体火焰，光强不高，需要非常短的曝光时间来观察火焰细节
1b 图示为标准高速相机以1000fps及1ms曝光时间拍摄该火焰的结果。一方面，需要更长的曝光时间来提高相机灵敏度；另一方面，需要更短的曝光时间来避免模糊。
1c 图示为增强后高速相机以2000fps及15μs拍摄的图像。增强后的高速相机灵敏度能够以100000fps的帧率拍摄火焰；通过运用图像增强器的电-光快门功能限制曝光时间，使运动图像不再模糊。
3、相机捕获图像后，需要运用光纤延长器将信号传送到安全的远端主机：采用OptiCable光纤延长器OptiCable-Full，可以提供10Gb/s的传输带宽，支持Base/Medium/Full和10tap*8bit模式的 CameraLink相机/图像采集卡，完全可以满足应用需求。[/size]
