專利名稱：Ccd捷變頻高速攝象電視方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速攝象電視方法及系統(tǒng)，尤其涉及CCD捷變頻高速攝象電視方法及系統(tǒng)。
從八十年代開始，世界上各發(fā)達國家紛紛致力于高速電視(又稱視頻記錄系統(tǒng)或運動分析儀)的研究。1984年美國Spin Physics公司推出了SP-2000型高速電視系統(tǒng)。它是一種黑白電視系統(tǒng)，應(yīng)用多種先進電子技術(shù)，采用34行同時掃描，最高全畫幅攝象頻率達2000幀/秒。成為至今市場上能買到的攝象頻率最高的系統(tǒng)。SP-2000與普通電視系統(tǒng)的區(qū)別在于提高了掃描速度，但原理、方法上沒有更新的內(nèi)容，每一畫幅的曝光時間為1/2000秒，這對于高速運動物體來說，“凍結(jié)”能力顯得不夠，圖象不夠清晰。另外，Spin Physics公司是從試制超大規(guī)模集成塊開始的，為此投入了大量的試制經(jīng)費，化費了很長的研制時間，這導致了很高的售價，全套售價在30萬美金以上。
本發(fā)明的目的是提供一種攝象頻率高，“凍結(jié)”能力強，圖象清晰，性能價格比高的CCD捷變頻高速攝象電視方法及系統(tǒng)。
下面結(jié)合附圖加以說明。


圖1是CCD高速攝象電視系統(tǒng)方框圖；圖2是彩色頻閃光源控制方框圖；圖3是多媒體圖象傳送“凍結(jié)”方框圖；圖4是圖象識別、處理軟件方框圖。
一種CCD捷變頻高速攝象電視方法及系統(tǒng)，以計算機可控的序列脈沖光作為運動信息的載體，用相位同步技術(shù)將CCD上記錄的有多個清晰象的整幀畫幅經(jīng)“壓縮”、“解壓縮”輸入計算機，再經(jīng)圖象識別，處理，測出運動目標的運動參量，供打印，存儲或遙控輸出?？煽卣}沖光的實現(xiàn)是采用計算機控制光源的“開”和“關(guān)”，光的瞬時“關(guān)”斷是采用氙燈串聯(lián)的主可控硅陽極上突加負高壓的方法。用計算機對多個并串聯(lián)光源實行群控對光脈沖的寬度、間隔、個數(shù)、顏色、頻率、強度、參數(shù)實行控制。多個清晰象經(jīng)CCD記錄在“同一幀畫幅內(nèi)”整幀地經(jīng)“壓縮”、“解壓縮”，進行圖象傳輸，“凍結(jié)”了的圖象保存在內(nèi)存內(nèi)，經(jīng)圖象的自動識別，處理，獲得被測目標的運動參量。
如圖1所示，計算機主機與閃光控制硬件和軟件，通過信號的控制和反饋對彩色頻閃光源送出一連串控制脈沖，使其按需發(fā)出一連串多參數(shù)脈沖光；被測運動目標在這一連串脈沖光照射下，所形成的多個清晰象被CCD攝象機攝象，以混合視頻的信號形式輸入同步器，再輸入至多媒體卡，圖象傳送、凍結(jié)軟件。它的輸出分二路，一路與計算機主機連結(jié)并輸入監(jiān)示器，去顯示多個清晰圖象，另一路經(jīng)圖象識別處理軟件再輸入計算機主機，計算機主機的輸出至監(jiān)視器，去顯示被測運動目標的運動參量即速度、加速度數(shù)據(jù)，計算機主機的輸出還分別與遙控輸出，打印機，CD寫入機相接。
如圖2所示，具體說明了彩色頻閃光源如何按照人的意愿和要求，通過計算機，閃光控制硬件和軟件發(fā)出一連串的彩色脈沖光，脈沖光的各種參量均可被控制，因此菜單中列有所有的控制項，在正式運行之前，系統(tǒng)先進行自檢，如有故障，則提示錯誤，進入死循環(huán)，如沒有故障就進入系統(tǒng)的初始化，這時，如果操作者根據(jù)菜單鍵入所要控制的光脈沖各參量，則系統(tǒng)進入下一步有鍵按下嗎？操作，若沒有鍵按下，則系統(tǒng)返回先前狀態(tài)等待，若有鍵按下，則進入鍵碼分析，根據(jù)鍵碼分析的結(jié)果，分別進入拍攝控制處理程序，電容放電關(guān)機處理程序，參數(shù)輸入命令處理程序。拍攝控制處理程序，電容放電關(guān)機處理，分別返回至有鍵按下嗎？之前。參數(shù)輸入命令處理程序中所指的參數(shù)是指光脈沖的寬度(發(fā)光持續(xù)時間)，間隔時間，象數(shù)(光脈沖數(shù))，顏色等。參數(shù)輸入命令處理之后，分為二個通道，小量程延時通道和大量程延時通道。小量程延時通道經(jīng)硬件延時至組合閃光編組，大量程延時通道經(jīng)硬件延時加軟件中斷循環(huán)也至組合閃光編組，組合閃光編組有選擇地、順序地點亮或關(guān)斷閃光燈，使8只閃光燈發(fā)出一連串所需的彩色脈沖光。
如圖3所示，CCD攝象機輸出的是混合視頻，經(jīng)多媒體卡的量化編碼變成數(shù)字視頻信號，數(shù)字視頻流向二個方向，一是經(jīng)壓縮存儲轉(zhuǎn)入圖象文件，然后經(jīng)解壓縮回放返回至量化編碼形成一個循環(huán)；二是經(jīng)過凍結(jié)和存儲，就得到了凍結(jié)圖象，這是將活動的電視圖象變成靜止圖象的關(guān)鍵，然后進入剪裁，開窗顯示使圖象大小合適，位置合理。剪裁開窗顯示的圖象經(jīng)計算機讀取變成存入內(nèi)存的數(shù)字圖象，它的一路至屏幕圖象，將內(nèi)存中的數(shù)字圖象顯示出來，另一路至圖象識別處理軟件。
如圖4所示，輸入內(nèi)存的數(shù)字圖象經(jīng)去背景噪聲和二值化處理后，獲得輪廓顯明的圖象，接著進入自動鍵碼跟蹤，再送入每個象的坐標，然后進入速度、加速度數(shù)據(jù)。速度、加速度數(shù)據(jù)一路至自動顯示，將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，與圖象重合，另三路分別至遙控輸出，打印輸出，CD寫入機。
發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點比較表
從上表可知，本發(fā)明與當前世界上最先進的美國SP-2000型高速電視系統(tǒng)比較，具有攝像頻率高，“凍結(jié)”能力強，圖像清晰，性能價格比高等優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種CCD捷變頻高速攝象電視方法，其特征在于以計算機可控的序列脈沖光作為運動信息的載體，用相位同步技術(shù)將CCD上記錄的有多個清晰象的整幀畫幅經(jīng)“壓縮”、“解壓縮”輸入計算機，再經(jīng)圖象識別，處理，測出運動目標的運動參量，供打印，存儲或遙控輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CCD捷變頻高速攝象電視方法，其特征在于所說的可控窄脈沖光的實現(xiàn)是采用計算機控制光源的“開”和“關(guān)”，光的瞬時“關(guān)”斷是采用氙燈串聯(lián)的主可控硅陽極上突加負高壓的方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種CCD捷變頻高速攝象電視方法，其特征在于用計算機對多個并串聯(lián)光源實行群控對光脈沖的寬度、間隔、個數(shù)、顏色、頻率、強度、參數(shù)實行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種CCD捷變頻高速攝象電視方法，其特征在于多個清晰象經(jīng)CCD記錄在“同一幀畫幅內(nèi)”整幀地經(jīng)“壓縮”、“解壓縮”，進行圖象傳輸，“凍結(jié)”了的圖象保存在內(nèi)存內(nèi)，經(jīng)圖象的自動識別，處理，獲得被測目標的運動參量。
5.一種按照上述方法設(shè)計的CCD捷變頻高速攝象電視系統(tǒng)，其特征在于計算機主機與閃光控制硬件和軟件，通過信號的控制和反饋，對彩色頻閃光源送出一連串控制脈沖，使其按需發(fā)出一連串多參數(shù)脈沖光；被測運動目標在這一連串脈沖光照射下，所形成的多個清晰象被CCD攝象機攝錄，以混合視頻的信號形式輸入同步器，再輸入至多媒體卡，圖象傳送凍結(jié)軟件，它的輸出分二路，一路與計算機主機連結(jié)并輸入監(jiān)示器，去顯示多個清晰圖象，另一路經(jīng)圖象識別處理軟件再輸入計算機主機，計算機輸出至監(jiān)視器，去顯示被測運動目標的運動參量，即速度，加速度數(shù)據(jù)，計算機主機的輸出還分別與遙控輸出，打印機，CD寫入機相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種按照上述方法設(shè)計的CCD捷變頻高速攝象電視系統(tǒng)，其特征在于所說的彩色頻閃光源的控制方框圖為菜單進入系統(tǒng)自檢，如有故障，則提示錯誤，進入死循環(huán)，如設(shè)有故障，進入系統(tǒng)初始化，這時，如果操作者根據(jù)菜單鍵入所要控制的光脈沖各參數(shù)，則系統(tǒng)進入有鍵按下嗎？若沒有鍵按下則系統(tǒng)返回先前狀態(tài)等待，若有鍵按下，則進入鍵碼分析，根據(jù)鍵碼分析的結(jié)果，分別進入拍攝控制處理程序，電容放電關(guān)機處理程序，參數(shù)輸入命令處理程序；拍攝控制處理程序，電容放電關(guān)機處理程序，分別返回至有鍵按下嗎？之前；參數(shù)輸入命令處理之后，分為二個通道，即小量程延時通道和大量程延時通道，小量程延時通道經(jīng)硬件延時至組合閃光編組，大量程延時通道經(jīng)硬件延時加軟件中斷循環(huán)也至組合閃光編組，組合閃光編組有選擇地、順序地點亮或關(guān)斷閃光燈，使8只閃光燈發(fā)出一連串所需的彩色脈沖光。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種按照上述方法設(shè)計的CCD捷變頻高速攝象電視系統(tǒng)，其特征在于所說的多媒體圖象傳送“凍結(jié)”的方框圖為CCD攝象機輸出的混合視頻，經(jīng)多媒體卡的量化編碼，變成數(shù)字視頻信號，數(shù)字視頻流向二個方向，一是經(jīng)壓縮存儲轉(zhuǎn)入圖象文件，然后經(jīng)解壓縮回放返回至量化編碼，二是經(jīng)過“凍結(jié)”和存儲然后進入剪裁開窗顯示，經(jīng)計算機讀取變成存入內(nèi)存的數(shù)字圖象，它的一路至屏幕圖象，將內(nèi)存中的數(shù)字圖象顯示出來，另一路至圖象識別處理軟件。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種按照上述方法設(shè)計的CCD捷變頻高速攝象電視系統(tǒng)，其特征在于所說的圖象識別，處理軟件方框圖為輸入內(nèi)存的數(shù)字圖象經(jīng)去背景噪聲和二值化處理后，獲得輪廓顯明的圖象，接著進入自動鍵碼跟蹤，再送入每個象的坐標，然后再進入速度、加速度數(shù)據(jù)；速度、加速度數(shù)據(jù)一路至自動顯示，將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，與圖象重合，另三路分別至遙控輸出，打印輸出，CD寫入機。
全文摘要
本發(fā)明公開一種CCD捷變頻高速攝象電視方法及系統(tǒng)，它是以計算機可控的序列脈沖光作為運動信息的載體，用相位同步技術(shù)將CCD上記錄的有多個清晰象的整幀畫幅經(jīng)“壓縮”、“解壓縮”輸入計算機，再經(jīng)圖象識別，處理，測出運動目標的運動參量，供打印存儲或遙控輸出。本發(fā)明與當前世界上最先進的美國SP-2000型高速電視系統(tǒng)比較，具有攝象頻率高，“凍結(jié)”能力強，圖象清晰，性能價格比高等優(yōu)點。
文檔編號H04N5/225GK1139857SQ9610132
公開日1997年1月8日 申請日期1996年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月10日
發(fā)明者鄭增榮, 趙文義 申請人:浙江大學