[随笔]高速相机：高速三维动态测量 [复制链接]

在多台高速相机同步三维测量系统中, 最为关键的是相机的同步精度．双目立体视觉的立体匹配必须针对同一时刻的两幅图像进行匹配，因此实验中两台高速摄像机曝光时间和拍摄时刻必须一致，同步时间误差至少要小于曝光时间的1/10．高速摄像机要具有精确的触发延时功能, 可以使多台摄像机的同步时间误差小于1/100us.
应用一: 动车、高铁动态位姿测量
随着我国铁道技术的快速发展, 要求能够测量运行速度高达500KM/h的机车的运行时位姿, 且误差小于±2.5mm. 激光二维高速扫描仪采用扫描式测量, 由于扫描速度的限制，应用速度上限不到100KM/h，精度只能达到5mm，远远不能满足工程需求。而采用两台高速相机组成的双目视觉三维测量系统，采用10us的曝光时间, 就可以测量速度高达504KM/h的高速列车, 其测量精度可以达到±0.25mm. 两台或多台高速相机可以同步工作, 以1/100us的误差同步捕捉由大功率线激光构造的瞬时结构光，基于双目视差原理获得被测目标的三维姿态, 为高速列车动态位姿的测量提供了一种全新有效的手段。

应用二: 冲击作用下结构表面变形三维测量
研究结构在冲击载荷作用下的毁伤、侵彻等问题时，需要测量结构表面的动态变形．高速激光位移计、速度计等只能获得单点的变形信息，难以分析复杂的非均匀破坏过程．利用多台高速相机精确同步采集, 可以组成三维结构表面动态变形测量系统, 获得高精度的试件表面动态的三维变形场.
另外，为了捕捉短暂的动态冲击作用过程，高速摄像机要提供后触发功能.
由于高速摄像机每秒钟产生大量的数据, 即使是拥有1TB超大高速内存的高速摄像机,也只能连续拍摄200多秒,一般的高速摄像机只能连续拍摄几秒到十几秒. 在传统的触发模式下,　研究人员要想办法在要拍摄的动作发生前很短的时间内触发高速相机的图像捕捉功能,　才能保证在几秒内拍摄到该动作.　这就对相机的触发提出了较高的要求,　而其要求研究人员能够预测动作发生的时刻. 在的后触发模式下,　高速摄像机一直在高速捕捉图像, 当内存满了之后,　最早的图像会被丢弃,　而保留最新的图像.　因此,　研究人员只要在观察到冲击过程发生后的几秒内停止高速摄像机,　就可以保证拍摄到该过程,　尤其适合冲击过程的发生时刻不可预测的场合.

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