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借一双“慧眼” 助科研试验

近期,北京瑞风协同科技股份有限公司(简称“瑞风协同”)的试验测试工程师与航空某院试验人员共同完成了一场别开生面的高速运动物体的测速试验。

在本次拍摄测速试验中,试验物体运动速度极高,而且现场光照较弱,试验现场出现大量烟尘,对拍摄工作产生了一定的干扰。但Phantom高速摄像机凭借自身优秀的高感光度指标,清晰的图像质量,出色地完成了本次试验的记录工作。

对此,试验人员对本次试验的记录和测量数据的评价是:“产品可靠质量过硬,视频记录清晰流畅,测量精准有据可依,功能齐全人性化。”试验人员对瑞风协同的试验测试工程师给出了肯定的评价:“能够凭借着丰富的现场经验,排除各种困难,协助改进了现场的触发方式,实现了试验和触发拍摄的同步进行,并在各种拍摄试验条件下圆满的完成了拍摄试验工作。”

在本次严苛的试验环境下,成功完成拍摄试验任务的设备来自美国阿美泰克集团旗下VisionResearch公司(简称“VRI”)的Phantom品牌高速摄像机VEO640S。

 

 

 

一、VEO640S产品功能特点

尽管12.7cm,2.5kg的VEO系列体积小巧,但依然具备丰富的功能和强大的性能:

多个可编程IO(包括时间代码,同步,触发,闪光灯等应用),可定义输出信号和多机同步

同时,可以提供外置电池方案和CFast2.0卡槽,依托机身按键和视频输出(SDI和HDMI接口)能够实现脱机使用;

可以拍摄400万象素的视频并达到1400FPS(此次拍摄通过缩减分辨率达到了25000帧的拍摄速率),最大可以支持每秒传输6Gpx/s的数据;

并且,该摄像机的拍摄环境的适应性很强,可以在各种条件下进行拍摄;

可见,其高强度的环境适应能力、优越的性能、高速传输的特点、小巧的机身成为装备试验测试领域的一双特殊的慧眼。

 

 

二、配备官方软件优势

Phantom高速摄像机有官方提供的配套软件PCC(PhantomCameraControl),能够实现对摄像机的连接和调整参数配置;视频文件的解析、编辑和转码;视频回放节点和帧率控制;对记录的影像进行测量,如速度、加速度、角度、角速度、频率等。还可以标记运动轨迹,测量长度、面积、形变等。

三、试验案例解读

在前文视频中,VEO640S摄像机拍摄时最高使用25000FPS拍摄。据统计被测物体在画面范围内仅停留了约100帧。这意味着,被测物体在视野内只出现了4毫秒左右,远超人眼的动态捕捉能力,凭肉眼是无法看清的。

但当被测物体的运动过程被VEO640S相机记录下来后,将视频以10帧/秒的速率播放,整个运动过程将持续整整10秒以上,如果逐帧进行播放的话,则可以回放将近两分钟。数千上万倍的慢放,宛如时间魔术一般。

通过这样的高帧率拍摄,我们可以得到清晰流畅的图像记录,并可以实现对整次运动过程进行运动分析。(在本次实验中主要对被测物体进行速度测量。)

 

 

由于拍摄帧数为25000帧,所以每一帧的时间为40微秒,当我们选取两个时间点时,移动物体的飞行时间我们就可以通过帧数来进行计算,例如物体从33590帧(触发位置的时间为0帧)的位置到33683帧的位置时,实际上的飞行时间为33683-33590=93帧=3.72毫秒;而物体飞过的距离我们可以通过图像上进行比例尺换算(软件自带比例尺校准功能),得到物体移动的距离,通过距离除以时间,我们就可以得到画面中炮弹的实际飞行速度了。

以一个子弹的视频为例:

 

 

仅仅通过4个步骤,如此简单,子弹的速度就被计算出来了,而在其他应用中,通过软件的运动轨迹跟踪功能,还可以计算其他类型的运动参数,这些将在之后的文章中展现给大家。

更多详情请继续关注北京瑞风协同科技股份有限公司的的微信公众号,我们将陆续将推送更多精彩内容。

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