高速相机
高速相机
高速相机概述
高速摄影机（High-speed camera）是一种用来进行高速摄影的摄影机。相较于一般摄影机每秒拍摄24帧（frame），高速摄影机视机种的不同，每秒至少可拍摄1000帧，最多可达每秒20亿帧。拍摄后再以一般速度（PAL每秒25帧、NTSC每秒29.97帧）播放出来。早期的高速摄影机使用底片摄制，类似拍摄电影的电影摄影机。在CCD、CMOS等技术普及后，则进步为数字化摄制。
高速摄影机通常用于科学研究，例如撞击测试、弹道、生物的移动等。运动员的运动过程，例如棒球投手投球的姿势，有时也运用高速摄影机拍摄而进行研究分析。另外也运用在电视、电影的特效中。
相对于高速摄影，每秒至数分钟、数小时仅拍1帧然后再以正常速度放映出来的摄影称为“缩时摄影”（Time-lapse），通常用于植物生态、天气等极慢速移动物体的长时间观察。
机器视觉领域中的高速相机
在机器视觉领域中，高速的要求，有时会有应用，但是大部分时候，其实并不需要很高的速度。在之前的CCD时代，一般的应用，30万像素的工业相机，在60FPS左右，如果达到120FPS就已经算是高速相机了。而130万像素的工业相机通常也只有30FPS左右。500万像素的工业相机，则做到十几二十帧，就已经不错了。而进入CMOS时代后，速度上有所升级，一般CMOS芯片的速度已经可以很快了，而工业相机的采集速度，则更多的受限于数据传输接口。如千兆网的速度只有1000Mbps，而使用USB3.0，也只有3.5Gbps左右。目前最快的数据接口，应该就是CXP的数据接口。
这个当然不说工业相机就无法做得更快，其实也是可以的，如下图展示的AVT的工业相机Bonito CL-400，其就可以在400万像素的分辨率下，达到386FPS。但是为什么一般不使用这种高速相机呢？不是没有应用项目使用得上这样的高规格，而是受其它许多因素影响的。如图像处理速度，如IO速度，如光源亮度等。现在的计算机处理图像的速度，根据不同的算法，从几毫秒到几十毫秒都有可能，如果计算机配置低一点，时间会更长，因此计算机处理图像本身就无法满足每秒几百帧的速度要求。而通常工业应用中，都是需要读写IO的，而这个过程，也是比较消耗时间的，几毫秒都是很正常的；而对于机器视觉领域，光源是很重要的一个环节，目前广受大家喜欢的LED光源，其亮度也是有一定的局限的，相机的帧率太快，给其曝光的时间就会缩短，因此光源亮度上，也需要考虑得到。如下面的386FPS的相机，全速时允许的曝光时间大概只有2.59ms。如果亮度不够，需要增加曝光时间，那么就无法达到386FPS的全速了。
AVT的这款大分辨率高速相机采集高灵敏度的CMOS全局快门，图像传感器为4/3M系统，接口采用2x10-TAP Camera Link高速接口。分辨率达到四百万像素（2320 x 1726）。
大恒图像的MARS-X2系列高分辨率高速相机，起步都是2600万像素，2600万像素时，速度达到了150.1FPS，而最高的分辨率达到了1.52亿像素，速度则达到了16.3FPS。