超高速相機(jī)
超高速相機(jī)基本依賴于進(jìn)口設(shè)備，與高速相機(jī)**大的區(qū)別在于其極短的曝光時間、納秒時間分辨率和納秒級觸發(fā)精度、納秒級的幀間間隔時間（德國standford生產(chǎn)的超高速相機(jī)可達(dá)皮秒）以及數(shù)千倍的增益。而高速相機(jī)一般只能達(dá)到毫秒或微秒級，增益也是從幾倍到數(shù)十倍左右。雖然超高速相機(jī)擁有如此多極其**的特點(diǎn)，但其每次拍攝只能獲得幾張圖像（單通道情況下），而高速相機(jī)一次拍攝可獲得的圖像數(shù)量可多達(dá)幾萬甚至數(shù)十萬張。
作為一種有著**科學(xué)技術(shù)含量的設(shè)備，在全球范圍內(nèi)能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)超高速相機(jī)的廠家并不多，而德國standford公司可以說是業(yè)內(nèi)**，下面以此公司的產(chǎn)品為例，簡單介紹一下超高速相機(jī)的基本工作原理和特點(diǎn)。
超高速圖像采集系統(tǒng)主要由相機(jī)主機(jī)、控制分析軟件、圖像處理儀組成。各部分示意圖如下：
圖像采集系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)主要由分光系統(tǒng)和ICCD通道系統(tǒng)組成，示意圖如下：
超高速相機(jī)內(nèi)部示意圖：
ICCD通道系統(tǒng)內(nèi)的基本工作原理：通過透鏡將拍攝的目標(biāo)對像光信號傳送到增強(qiáng)器的光陰極上，像增強(qiáng)器在高壓窄脈沖控制下輸出具有較短曝光時間的圖像，并由后續(xù)CCD接收和記錄。系統(tǒng)曝光時間和攝影頻率由像增強(qiáng)器驅(qū)動源以及精密同步系統(tǒng)控制。
多通道圖像分光耦合系統(tǒng)工作原理：傳統(tǒng)的圖像分割技術(shù)往往使用立方或半透膜分束器將一個圖像分割成兩個相同的低強(qiáng)度二級圖像。由于一般圖像都不是單頻的，所以傳統(tǒng)技術(shù)都不可能預(yù)測強(qiáng)度比率。XXRapidFrame系列相機(jī)使用全反射鏡觀察所有子圖像，使得所有的強(qiáng)度分布都能在一個鏡像幾何函數(shù)中反映出來。這個方法可以很容易地擴(kuò)展到紫外光譜區(qū)域。在每個光學(xué)路徑的通道上都裝有一個濾波器，它能產(chǎn)生一些特殊的效果，比如對一個實(shí)驗(yàn)生成三種顏色的圖像。對于各種通道設(shè)置的不同延遲時間，它還可以用來恢復(fù)成3-D空間信息。下圖為圖像分光耦合系統(tǒng)示意圖：
軟件主要功能有：
1.相機(jī)控制 遠(yuǎn)程攝像機(jī)控制提供了對ICCD攝像機(jī)操作參數(shù)的遠(yuǎn)程訪問。它可以直接在計算機(jī)上配置超高速ICCD攝像機(jī)系統(tǒng)。ICCD攝像機(jī)的所有參數(shù)都可遠(yuǎn)程編程。這些參數(shù)包括例如MCP電壓供應(yīng)，門控時間，視頻增益，觸發(fā)配置和曝光模式。任何曝光系列都可以編程并應(yīng)用于ICCD相機(jī)。
2.實(shí)時監(jiān)控 實(shí)時監(jiān)視可以直接訪問ICCD攝像機(jī)圖像。它通過ICCD攝像機(jī)的視頻流模擬PC上的視頻監(jiān)視器。實(shí)時顯示專為用戶的相機(jī)對準(zhǔn)和相機(jī)參數(shù)控制而設(shè)計。
3.圖像編輯 圖像編輯可以抓取，編輯和存儲超高速圖像。它允許手動或自動背景減法和平場校正。此外，它提供廣泛的圖像編輯功能，并支持從基本幀添加到復(fù)雜掃描序列的許多不同的采集功能。可以用一個或多個圖像執(zhí)行任何數(shù)學(xué)運(yùn)算作為操作數(shù)。圖像可以以img-data格式保存，以bmp或tif文件格式導(dǎo)出，并導(dǎo)入進(jìn)行編輯。
4.光譜分析 4 Spec E從原始圖像中通過用戶定義的區(qū)域提取光譜，并使處理和后處理達(dá)到215個單獨(dú)的光譜曲線。后處理可包括一個或多個曲線的其他背景減法，校準(zhǔn)，微分和數(shù)學(xué)運(yùn)算作為操作數(shù)。此外，可以識別光譜的各個峰，并且可以計算和繪制峰積分。4 Spec E軟件可以實(shí)現(xiàn)多個數(shù)據(jù)呈現(xiàn)選項(xiàng)，如重疊圖和動畫。因此，4 Spec E可以快速全面地評估所收集的光譜數(shù)據(jù)。
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