一種用于爆炸過程中的智能高速攝像方法及其裝置與流程

本發明涉及一種智能攝像領域，特別涉及一種用于爆炸過程中的智能高速攝像方法及其裝置。

背景技術：

爆炸過程是一個從中心點向外快速擴展的過程，擴展速度在爆炸發生的最初時刻物理現象變化速度最快，隨著時間推移變化速度逐漸降低。因此，在爆炸發生的初期比后期需要更高的攝像速度拍攝才能捕捉到快速變化的物理過程。

由于數據傳輸帶寬的限制，一個圖像傳感器每秒可以讀出的最大像素數是一個定值。因此，要提高圖像傳感器每秒拍攝的圖像幀數，必須降低每幅圖像讀出的像素數。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供一種用于爆炸過程中的智能高速攝像方法及其裝置。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種用于爆炸過程中的智能高速攝像方法，其特征在于：包括下列步驟：

A、系統開始普通錄像，即顯示器上實時顯示整個圖像傳感器獲取的圖像；

B、根據特定算法先讀取圖像傳感器上某些行、列的像素，并根據這些行、列的內容，判斷有效圖像所在區域，即標出爆炸物所在顯示器中的位置；

C、根據爆炸物的擴張物理方程調整圖像讀出范圍，并且根據方程計算只讀出覆蓋有效區域的像素，根據計算出的前一幀圖像的信息傳輸速度，并且及時設定下一幀圖像的信息傳輸速度。

進一步地，步驟B中特定算法為根據用戶輸入研究對象爆炸物或擴散物的擴張物理方程,所得出的計算方程，同時控制顯示器系統根據方程計算檢測網格。

進一步地，爆炸波陣面傳播方程如下：

其中r表示波陣面的半徑，t表示時間，其他符合表示與爆炸條件有關的參數。

計算t時刻的前后兩幀時間間隔方法如下：

其中，K是攝像機每秒最快可輸出的像素數，Z是與攝像機有關的常量。

一種用于爆炸過程中的智能高速攝像的裝置，其特征在于：包括有可以按照任意順序讀取行、列像素的圖像傳感器、行、列驅動器、存儲器和控制顯示器電性連接，其中

圖像傳感器以全局快門的方式捕捉圖像，通過光電轉換存儲于圖像傳感器內部的像素陣列中，并在行、列驅動器的驅動下，進行模數轉換后輸出像素灰度值；

控制顯示器按照特定算法生成行、列順序編碼，寫入行、列驅動器。

進一步地，所述裝置還包括鏡頭，所述控制顯示器上集成微控制電路、電源電路、存儲電路、行、列驅動電路、圖像傳感器電路、功放性電路、攝像機控制電路，其中微控制電路分別與電源電路、存儲電路、行、列驅動電路、圖像傳感器電路、功放性電路、攝像機控制電路電性連接，

開機后，通過控制顯示器對微控制器電路下發指令，微控制器電路對圖像傳感器電路和行、列驅動電路發出指令，使得傳感器讀取圖像時,按照特定算法先讀取圖像傳感器上某些行、列的像素,根據這些行、列的內容,判斷有效圖像所在區域,再調整圖像讀出范圍,只讀出覆蓋有效區域的像素。

進一步地，圖像傳感器以全局快門的方式捕捉圖像,通過光電轉換存儲于圖像傳感器內部的像素陣列中。

進一步地，圖像傳感器是在行、列驅動器的驅動下,進行模數轉換后輸出像素灰度值。

進一步地，控制顯示器按照特定算法生成行、列順序編碼,寫入行、列驅動器。

進一步地，控制顯示器對讀出的圖像進行高斯濾波,并與前一幅圖像對應的數值對比,找出發生變化最外層網格線,把其包圍的行列寫入行、列驅動器,驅動圖像傳感器讀出包圍的像素陣列。

本發明的優點是：

本發明與現有技術相比，可以隨著爆炸進程自動控制圖像讀出范圍,避免在爆炸初期讀出過多像素而限制每秒拍攝幀數,充分利用圖像傳感器的帶寬。

附圖說明

圖1為本發明的實施例1的數據流程圖。

圖2為本發明的系統框圖。

其中，1為圖像傳感器；2為行、列驅動器；3為存儲器；4為控制顯示器；5為微控制電路；6為電源電路；7為存儲電路；8為行、列驅動電路；9為圖像傳感器電路；10為功放性電路；11為攝像機控制電路；12為網絡通訊電路。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的一個具體實施方式進行詳細描述，但應理解本發明的保護范圍不受具體實施方式的限制。

實施例1

參看附圖1，拍攝的過程為通過被拍攝對象的擴散效果，建立相應的物理變化模型，并將物理變化模型參數輸入有效區域檢測模塊和有效區域預測模塊；拍攝開始后，拍攝一幀圖像；然后分析有效區域：即以輸入的或者預測的有效區域邊界為初始位置，搜索確定圖像中的實際有效區域邊界；修正模型：根據有效區域檢測模塊得到的圖像有效區域實際邊界，修正有效區域邊界的變化物理模型的參數；有效區域邊界預測模塊利用修正后的模型參數，預測下一幀圖像的有效區域邊界；根據有效區域預測模塊輸出的下一幀圖像有效區域邊界，高速攝像機設置下一幀圖像的拍攝區域；高速攝像機直至被拍攝對象物理變化結束或達到預定的拍攝時長結束拍攝。整個視頻拍攝過程中,高速攝像機的傳感器有效區域的大小(即圖像分辨率)是與實際需要同步變化，分辨率的變化同時也導致拍攝速度(幀率)變化。

即系統開始普通錄像，即顯示器上實時顯示整個圖像傳感器獲取的圖像；根據特定算法先讀取圖像傳感器上某些行、列的像素，并根據這些行、列的內容，判斷有效圖像所在區域，即標出爆炸物所在顯示器中的位置；根據爆炸物的擴張物理方程調整圖像讀出范圍，并且根據方程計算只讀出覆蓋有效區域的像素，根據計算出的前一幀圖像的信息傳輸速度，并且及時設定下一幀圖像的信息傳輸速度。

其中特定算法為根據用戶輸入研究對象爆炸物或擴散物的擴張物理方程,所得出的計算方程，同時控制顯示器系統根據方程計算檢測網格。

某類型的爆炸波陣面傳播方程如下：

其中r表示波陣面的半徑，t表示時間，其他符合表示與爆炸條件有關的參數。

計算t時刻的前后兩幀時間間隔方法如下：

其中，K是攝像機每秒最快可輸出的像素數，Z是與攝像機有關的常量。

△T是隨時間而變化的一個值,把△T(t)代入r(t)可以得到一系列檢測位置,作為網格的初始位置。

一種用于爆炸過程中的智能高速攝像的裝置，包括有可以按照任意順序讀取行、列像素的圖像傳感器1、行、列驅動器2、存儲器3和控制顯示器4電性連接，其中

圖像傳感器1以全局快門的方式捕捉圖像，通過光電轉換存儲于圖像傳感器內部的像素陣列中，并在行、列驅動器的驅動下，進行模數轉換后輸出像素灰度值；

控制顯示器4按照特定算法生成行、列順序編碼，寫入行、列驅動器。

請參照圖2，裝置還包括鏡頭，控制顯示器4上集成微控制電路5、電源電路6、存儲電路7、行、列驅動電路8、圖像傳感器電路9、功放性電路10、攝像機控制電路11、網絡通訊電路12，其中微控制電路5分別與電源電路6、存儲電路7、行、列驅動電路8、圖像傳感器電路9、功放性電路10、攝像機控制電路11、網絡通訊電路12電性連接，

開機后，通過控制顯示器對微控制器電路下發指令，微控制器電路對圖像傳感器電路和行、列驅動電路發出指令，使得傳感器讀取圖像時,按照特定算法先讀取圖像傳感器上某些行、列的像素,根據這些行、列的內容,判斷有效圖像所2

圖像傳感器以全局快門的方式捕捉圖像,通過光電轉換存儲于圖像傳感器內部的像素陣列中。

圖像傳感器是在行、列驅動器的驅動下,進行模數轉換后輸出像素灰度值。

控制顯示器按照特定算法生成行、列順序編碼,寫入行、列驅動器。

控制顯示器對讀出的圖像進行高斯濾波,并與前一幅圖像對應的數值對比,找出發生變化最外層網格線,把其包圍的行列寫入行、列驅動器,驅動圖像傳感器讀出包圍的像素陣列。

實施例2，比如在開機后,系統處于普通錄像顯示狀態，控制顯示器上實時顯示整個圖像傳感器獲取的圖像；用戶在控制顯示器的畫面中標出爆炸物所在位置；用戶輸入研究對象爆炸物的擴張物理方程,控制顯示器系統根據方程計算檢測網格；圖像傳感器使用全局快門的方式曝光,完成一幅圖像感光過程；控制顯示器根據把網格對應的行列編碼寫入行、列驅動器,使圖像傳感器首先讀出對應的像素值；控制顯示器對讀出的圖像進行高斯濾波,并與前一幅圖像對應的數值對比,找出發生變化最外層網格線,把其包圍的行列寫入行、列驅動器,驅動圖像傳感器讀出包圍的像素陣列。

例如一種爆炸波陣面傳播方程如下：

其中r表示波陣面的半徑，t表示時間，其他符合表示與爆炸條件有關的參數。

計算t時刻的前后兩幀時間間隔方法如下：

其中，K是攝像機每秒最快可輸出的像素數，Z是與攝像機有關的常量。

△T是隨時間而變化的一個值,把△T(t)代入r(t)可以得到一系列檢測位置,作為網格的初始位置。

本發明可以隨著爆炸進程自動控制圖像讀出范圍,避免在爆炸初期讀出過多像素而限制每秒拍攝幀數,充分利用圖像傳感器的帶寬。