运动物体同步摄影-视觉测量技术

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：运动物体三维空间运动参数的测定，在其二维影像获取阶段，需要两台或两台以上高速摄像机同步拍摄。它与运动物体、运动物体的运动速度和高速摄像机的距离、高速摄像机的拍摄速度密切相关。如高速摄像机无计时装置时，可在摄影过程中，可把闪光灯放置在被测物体附近并面对摄像机。

运动物体三维空间运动参数的测定，在其二维影像获取阶段，需要两台或两台以上高速摄像机（或摄影机）同步拍摄。

首先，要把同一瞬间拍摄的一对立体像对寻找出来，再对这些同一瞬间拍摄的立体像对，经过图像处理和拍摄测量处理，测定出该时刻某些点位的三维空间坐标，结合时间信息获得四维空间信息。

不同类型的被测运动物体对同步摄影精度的要求是极不相同的。它与运动物体、运动物体的运动速度和高速摄像机的距离、高速摄像机的拍摄速度密切相关。

1.同步快门

同步快门有一般同步快门和电子同步快门两种。一般同步快门分机械同步快门和电磁铁同步快门。机械同步快门手动同步，电磁铁快门由电源控制同步。另外，一般还配有快门线。

电子快门通过附加电路安装在CCD摄像机或高速摄像机上。其同步精度高，不受距离限制。

2.计时装置

现代的高速摄像机（或高速摄影机）配备有用于记录曝光时刻的计时装置（时标装置），以脉冲方式将时间信号记录在底片或影像上。(www.chuimin.cn)

3.闪光照明

闪光照明法一般用在处于昏暗背景的被测物体。在两台摄像机快门均处于打开状态下，以某种类型的闪光灯照明运动物体。通过多幅立体像对的拍摄测量处理，即可获得运动物体的运动状态。

如高速摄像机无计时装置时，可在摄影过程中，可把闪光灯放置在被测物体附近并面对摄像机。在开始、结束和高速摄影过程中，开启闪光灯数次，使闪光亮点构像在图像上，借此寻找同名影像图像对。

4.同一物镜法

根据7.5.3节所述，可以看出立体摄影的同一物镜法同步性最为可靠。根据6.3.4节的关于基线距离分析，可知通过改变两组平面镜的排放角度，就可以改变基线的距离。这样既增大基线距离，又不改变视觉测量系统体积。另外，对物体特征点的三维测量，只需一次采集，就可以获得物体特征点的两幅图像，从而提高测量速度。总之，同一物镜法具有成本低、结构灵活和测量速度快的优点。

同一物镜法最大缺点是，由于一幅图像包含了被测物体特征点的两幅图像，图像视差减小了1/2，因此视觉系统的测量范围减小了1/2。且在图像的中央是两幅图像的相交处，不可用。而对一台摄像机来说，图像中央应该是成像质量最好的、光学畸变最小的地方。

运动物体同步摄影-视觉测量技术

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