一种用于爆炸过程中的智能高速摄像方法及其装置与流程

本发明涉及一种智能摄像领域，特别涉及一种用于爆炸过程中的智能高速摄像方法及其装置。

背景技术：

爆炸过程是一个从中心点向外快速扩展的过程，扩展速度在爆炸发生的最初时刻物理现象变化速度最快，随着时间推移变化速度逐渐降低。因此，在爆炸发生的初期比后期需要更高的摄像速度拍摄才能捕捉到快速变化的物理过程。

由于数据传输带宽的限制，一个图像传感器每秒可以读出的最大像素数是一个定值。因此，要提高图像传感器每秒拍摄的图像帧数，必须降低每幅图像读出的像素数。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种用于爆炸过程中的智能高速摄像方法及其装置。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于爆炸过程中的智能高速摄像方法，其特征在于：包括下列步骤：

A、系统开始普通录像，即显示器上实时显示整个图像传感器获取的图像；

B、根据特定算法先读取图像传感器上某些行、列的像素，并根据这些行、列的内容，判断有效图像所在区域，即标出爆炸物所在显示器中的位置；

C、根据爆炸物的扩张物理方程调整图像读出范围，并且根据方程计算只读出覆盖有效区域的像素，根据计算出的前一帧图像的信息传输速度，并且及时设定下一帧图像的信息传输速度。

进一步地，步骤B中特定算法为根据用户输入研究对象爆炸物或扩散物的扩张物理方程,所得出的计算方程，同时控制显示器系统根据方程计算检测网格。

进一步地，爆炸波阵面传播方程如下：

其中r表示波阵面的半径，t表示时间，其他符合表示与爆炸条件有关的参数。

计算t时刻的前后两帧时间间隔方法如下：

其中，K是摄像机每秒最快可输出的像素数，Z是与摄像机有关的常量。

一种用于爆炸过程中的智能高速摄像的装置，其特征在于：包括有可以按照任意顺序读取行、列像素的图像传感器、行、列驱动器、存储器和控制显示器电性连接，其中

图像传感器以全局快门的方式捕捉图像，通过光电转换存储于图像传感器内部的像素阵列中，并在行、列驱动器的驱动下，进行模数转换后输出像素灰度值；

控制显示器按照特定算法生成行、列顺序编码，写入行、列驱动器。

进一步地，所述装置还包括镜头，所述控制显示器上集成微控制电路、电源电路、存储电路、行、列驱动电路、图像传感器电路、功放性电路、摄像机控制电路，其中微控制电路分别与电源电路、存储电路、行、列驱动电路、图像传感器电路、功放性电路、摄像机控制电路电性连接，

开机后，通过控制显示器对微控制器电路下发指令，微控制器电路对图像传感器电路和行、列驱动电路发出指令，使得传感器读取图像时,按照特定算法先读取图像传感器上某些行、列的像素,根据这些行、列的内容,判断有效图像所在区域,再调整图像读出范围,只读出覆盖有效区域的像素。

进一步地，图像传感器以全局快门的方式捕捉图像,通过光电转换存储于图像传感器内部的像素阵列中。

进一步地，图像传感器是在行、列驱动器的驱动下,进行模数转换后输出像素灰度值。

进一步地，控制显示器按照特定算法生成行、列顺序编码,写入行、列驱动器。

进一步地，控制显示器对读出的图像进行高斯滤波,并与前一幅图像对应的数值对比,找出发生变化最外层网格线,把其包围的行列写入行、列驱动器,驱动图像传感器读出包围的像素阵列。

本发明的优点是：

本发明与现有技术相比，可以随着爆炸进程自动控制图像读出范围,避免在爆炸初期读出过多像素而限制每秒拍摄帧数,充分利用图像传感器的带宽。

附图说明

图1为本发明的实施例1的数据流程图。

图2为本发明的系统框图。

其中，1为图像传感器；2为行、列驱动器；3为存储器；4为控制显示器；5为微控制电路；6为电源电路；7为存储电路；8为行、列驱动电路；9为图像传感器电路；10为功放性电路；11为摄像机控制电路；12为网络通讯电路。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应理解本发明的保护范围不受具体实施方式的限制。

实施例1

参看附图1，拍摄的过程为通过被拍摄对象的扩散效果，建立相应的物理变化模型，并将物理变化模型参数输入有效区域检测模块和有效区域预测模块；拍摄开始后，拍摄一帧图像；然后分析有效区域：即以输入的或者预测的有效区域边界为初始位置，搜索确定图像中的实际有效区域边界；修正模型：根据有效区域检测模块得到的图像有效区域实际边界，修正有效区域边界的变化物理模型的参数；有效区域边界预测模块利用修正后的模型参数，预测下一帧图像的有效区域边界；根据有效区域预测模块输出的下一帧图像有效区域边界，高速摄像机设置下一帧图像的拍摄区域；高速摄像机直至被拍摄对象物理变化结束或达到预定的拍摄时长结束拍摄。整个视频拍摄过程中,高速摄像机的传感器有效区域的大小(即图像分辨率)是与实际需要同步变化，分辨率的变化同时也导致拍摄速度(帧率)变化。

即系统开始普通录像，即显示器上实时显示整个图像传感器获取的图像；根据特定算法先读取图像传感器上某些行、列的像素，并根据这些行、列的内容，判断有效图像所在区域，即标出爆炸物所在显示器中的位置；根据爆炸物的扩张物理方程调整图像读出范围，并且根据方程计算只读出覆盖有效区域的像素，根据计算出的前一帧图像的信息传输速度，并且及时设定下一帧图像的信息传输速度。

其中特定算法为根据用户输入研究对象爆炸物或扩散物的扩张物理方程,所得出的计算方程，同时控制显示器系统根据方程计算检测网格。

某类型的爆炸波阵面传播方程如下：

其中r表示波阵面的半径，t表示时间，其他符合表示与爆炸条件有关的参数。

计算t时刻的前后两帧时间间隔方法如下：

其中，K是摄像机每秒最快可输出的像素数，Z是与摄像机有关的常量。

△T是随时间而变化的一个值,把△T(t)代入r(t)可以得到一系列检测位置,作为网格的初始位置。

一种用于爆炸过程中的智能高速摄像的装置，包括有可以按照任意顺序读取行、列像素的图像传感器1、行、列驱动器2、存储器3和控制显示器4电性连接，其中

图像传感器1以全局快门的方式捕捉图像，通过光电转换存储于图像传感器内部的像素阵列中，并在行、列驱动器的驱动下，进行模数转换后输出像素灰度值；

控制显示器4按照特定算法生成行、列顺序编码，写入行、列驱动器。

请参照图2，装置还包括镜头，控制显示器4上集成微控制电路5、电源电路6、存储电路7、行、列驱动电路8、图像传感器电路9、功放性电路10、摄像机控制电路11、网络通讯电路12，其中微控制电路5分别与电源电路6、存储电路7、行、列驱动电路8、图像传感器电路9、功放性电路10、摄像机控制电路11、网络通讯电路12电性连接，

开机后，通过控制显示器对微控制器电路下发指令，微控制器电路对图像传感器电路和行、列驱动电路发出指令，使得传感器读取图像时,按照特定算法先读取图像传感器上某些行、列的像素,根据这些行、列的内容,判断有效图像所2

图像传感器以全局快门的方式捕捉图像,通过光电转换存储于图像传感器内部的像素阵列中。

图像传感器是在行、列驱动器的驱动下,进行模数转换后输出像素灰度值。

控制显示器按照特定算法生成行、列顺序编码,写入行、列驱动器。

控制显示器对读出的图像进行高斯滤波,并与前一幅图像对应的数值对比,找出发生变化最外层网格线,把其包围的行列写入行、列驱动器,驱动图像传感器读出包围的像素阵列。

实施例2，比如在开机后,系统处于普通录像显示状态，控制显示器上实时显示整个图像传感器获取的图像；用户在控制显示器的画面中标出爆炸物所在位置；用户输入研究对象爆炸物的扩张物理方程,控制显示器系统根据方程计算检测网格；图像传感器使用全局快门的方式曝光,完成一幅图像感光过程；控制显示器根据把网格对应的行列编码写入行、列驱动器,使图像传感器首先读出对应的像素值；控制显示器对读出的图像进行高斯滤波,并与前一幅图像对应的数值对比,找出发生变化最外层网格线,把其包围的行列写入行、列驱动器,驱动图像传感器读出包围的像素阵列。

例如一种爆炸波阵面传播方程如下：

其中r表示波阵面的半径，t表示时间，其他符合表示与爆炸条件有关的参数。

计算t时刻的前后两帧时间间隔方法如下：

其中，K是摄像机每秒最快可输出的像素数，Z是与摄像机有关的常量。

△T是随时间而变化的一个值,把△T(t)代入r(t)可以得到一系列检测位置,作为网格的初始位置。

本发明可以随着爆炸进程自动控制图像读出范围,避免在爆炸初期读出过多像素而限制每秒拍摄帧数,充分利用图像传感器的带宽。