高速摄像机的发展历程

高速摄像技术的发展可由摄像速度（帧频）及其综合特性来描述。

19世纪60年代初期，随着磁记录技术的发展，产生了一代运动分析系统。但它的商业化是在70年代，由于当时技术水平的局限，系统满画幅只能达到120幅／ｓ的摄像速度。

二代运动分析系统于1979年由NAC公司推出，其摄像速度为200幅／ｓ。这在技术上是一个很大的进步，因为HSV－200型高速摄像系统可记录彩色图像，并且能记录很长的时间。

1980年Koda公司推出了三代运动分析系统———SP2000系统。这种革命性的设备，以2000幅／ｓ或12000幅／ｓ（分区）的速度把黑白图像记录在宽12.7ｍｍ的高密度磁带上。虽然其摄像速度很多年都保持最高，但磁带上的图像处理起来却比较麻烦。

1986年运动分析系统获得了重大的技术进步，主要标志产品KodakEktapro1000运动分析系统，其摄像速度为1000幅／ｓ和6000幅／ｓ。虽然其速度比SP2000低，但有较多的优势：低成本，高性能的磁带传输系统，双摄像机操作，ＧＰＩＢ控制接口，磁带宽12.7ｍｍ，当记录16通道的图像信息时，传输速度为7.62ｍ／ｓ。允许两台摄像机的图像在同一屏幕上分开显示，并可设定不同的摄像频率。二者的图像隔行插入，可使500幅／ｓ摄像机提供1000幅／ｓ的速度。磁记录技术在第三代运动分析系统中得到了应用，但在基于磁带的运动分析系统中，这种技术存在着固有的记录限制。这种运动分析系统不仅记录时间有限，而且在磁带回放过程中，无法准确定位记录的位置。

因为这些记录设备是机电式的，从启动到实际记录图像，以及停机时都有一个时间延迟，在应用中局限性很大。

四代高速摄像系统是一种全新的图像记录系统，它以固体存储器作为存储介质。1990年,Kodak生产的EktaproEM高速摄像系统，把数字图像存储在动态随机存储器（ＤＲＡＭ）中，这与以往通过记录长时间图像数据来捕获事件的传统方式不同。ＤＲＡＭ技术表明在大部分的应用中，不需要太长的记录时间。ＤＲＡＭ技术采用独特图像获取方法进行图像处理，提高了图像质量，并可连续不断地对图像实时记录。经过20年的发展，ＤＲＡＭ已提高了其存储密度，降低了每幅图像存储的成本。

五代高速摄像系统在分辨率、帧频、彩色／黑白图像质量方面都得到提高。五代高速摄像系统有三种代表产品Kodak EktaproHS4540、KodakEktaproHi Spec、KodakEktapro1000HRC。HS4540记录的速度为（4500～40500）幅／ｓ。Hi Spec是一种抗冲击的运动分析系统，在恶劣环境下记录速度为1000幅／ｓ。摄像头可承受高达40ｇ的冲击。ＨＲＣ在分辨率为（512×384）像元时，可以1000幅／ｓ的速度记录彩色和黑白图像，这个系统的分辨率是以往高速摄像的４倍。

六代高速摄像系统功能齐全，并为用户提供了更好的机动性和稳定性。其中KodakEktaproRo、NAC MemeramCi、NAC MemrecamCCS、RedlakeMotionscope500、KodakEktaproMo TionCorder都是典型的六代分析系统。KodakEktaproMo图像传感器是一个性能卓越、功能齐全的摄像系统，专门为在特殊的应用环境下代替胶片摄影机而设计，其体积小，重量轻；接受移动PCMCI A硬盘或闪存，来从ＤＲＡＭ存储器中获得图像；记录的图像一直保留，直至下载到计算机中。以前的高速摄像系统一直都和图像处理器相连，而R

Ｏ（只记录）摄像机不需要处理器，或者无需和它连接。但任何计算机都需要适当的软件，把数据转换为tiff图像格式，再进行数据处理。

Memrecam高速摄像系统提供了相似的卓越性能，该系统可以用500幅／ｓ的速度，在（580×434）像元的分辨率下记录彩色图像。通过降低分辨率，其速度可达2000幅／ｓ。Memrecam Ci自身有一个控制面板，操作简单方便，ＮＡＳＣ／ＰＡＬ图像可在标准的监视器上显示。

RedlakeMotionscope500是一个功能齐全的黑白高速摄像，它自带一个监视器，可以250幅／ｓ和500幅／ｓ的速度（降低分辨率）记录，从它的后面板上可进行简单的控制。系统有一个可移动的摄像头，特别适合产品制造过程的检测。摄像头的体积可放入有限的小空间中，而且其电缆线可以断开独自进行工作。

KodakEktaproMo TionCorder为便携式的摄像系统，其摄像头体积很小，灵敏度高，ＩＳＯ或ＥＩ约为1600。该系统为黑白摄像机，分辨率为（640×240）像元，可提供高质量的图像，系统的摄像频率为（240～600）幅／秒。系统有不同的图像格式可供选择，相应的记录时间从几秒到40ｓ。

六代高速摄像系统的主要优点在于其体积、价格、便携、抗冲击及易操作等优势。ＲＯ型设计是为了获取图像，并且也可进行重放，但回放速度有限。图像也考虑到了在计算机上进行回放，因为大部分公司已经有了计算机，而且大部分使用专用分析软件，其他费用主要是摄像机。这些卓越的图像捕获系统，有望代表未来运动分析系统的发展方向，将被研制和销售，就像个人电脑一样，顾客将不同厂家的硬件和软件组装配置其设备，供用户专用。

目前高速摄像系统主要优点在于图像的传感器主流为ＣＭＯＳ传感器，分辨率高（高于（1024×1024）像元），相机可独立工作，事后通过网线或通用接口把图像下载至计算机；并可组成网络摄像系统；系统操作方便，功能齐全，没有光晕现象，拍摄图像清晰，抗干扰能力强，功耗低。

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