一種中繼型水下高速攝像系統

中國船舶重工集團公司第七一○研究所 盧海洋

0 引言

高速攝像機是一種可以很高幀頻對物體的運動影響進行拍攝的攝像機，高速攝像機一般可達到每秒l000～1000O幀的幀頻甚至更高。水下高速攝像機是將高速攝像機安裝在帶耐水壓透光玻璃密封裝置中，用于研究水下高速運動的物體[1]。

本文研究的中繼型水下高速攝像系統是將4臺水下高速攝像機集成在一起，用于研究分析水下高速運動的物體。由于水下高速攝像機基于以太網，并帶有較長的水密電纜和電纜收放絞車，網絡傳輸數據量較大時通信不太穩定，在電纜收放絞車中增加中繼型路由器，增強數據傳輸穩定性和傳輸質量[2]。

1 主要存在的問題

當前對水下高速運動的物體分析手段還比較匱乏，水下高速攝像系統是一種有效的分析手段。本文通過水下高速系統的研究，設計出一套體積小、實時傳輸記錄水下高速攝像系統，有效解決了水下高速運動物體的運動分析難題，讓水下高速運動物體的研究可視化[3]。

2 系統實現的功能及設計方案

系統實現的功能：接收到拍攝觸發信號后，從三個不同的維度實現水下高速運動物體的拍攝記錄。

水下高速攝像系統包括3組水下高速攝像裝置、3臺電纜絞車、水面控制柜、計算機等組成，原理框圖如圖1所示。每組水下高速攝像裝置包括1臺高速攝像機、3臺水下照明燈、3臺整流器、3臺設備安裝架。安裝架用來安裝水下高速攝像機、水下照明燈和整流器。[1]

圖1 水下高速攝像系統原理圖

每組高速攝像裝置與水面控制臺之間通過一根水密電纜連接，中間通過電纜絞車連接。由于水下攝像機到計算機之間為以太網連接，中間連接接頭較多，以太網信號衰減較大，通信及數據傳輸質量太差，所以在電纜絞車中增加一中繼型HUB，增強以太網傳輸信號強度和質量。

水下高速攝像系統拍攝時，通過計算機中高速攝像機處理軟件對攝像機進行設置，當接收到同步觸發信號后啟動拍攝[4][5]。

3 應用效果

通過水下試驗驗證，水下高速攝像系統拍攝清晰、高速運動過程記錄完整，信號傳輸穩定，能夠對水下高速運動設計研究起到驗證和指導作用。同步拍攝裝置保證不同水下高速攝像機的數據記錄零秒統一，有效解決不同攝像機的數據記錄同步問題。

4 結束語

基于HUB中繼型的水下高速攝像系統，減小了水下高速攝像機的體積，能夠解決以太網長距離傳輸信號不太穩定的問題。但也增大系統設計的復雜度，降低系統的可靠性和維護性。在以后的設計中，在空間要求不高的情況下，應采用光纖信號傳輸，這樣水下高速攝像系統可靠性和維護性更高[6]。

[1]王斌,賈粉粉.高速攝像機測試目標運動軌跡的精度分析[J].測試技術學報,2014,28(1).

[2]馮巧寧.基于RS-422總線的高速攝像機遠程環控系統設計[J].中國新通信,2014(24).

[3]穆春迪,謝劍斌,等.面向動攝像機的高速運動目標檢測[J].中國圖像圖形學報,2015 20(3).

[4]邸興,張杰.高速攝像機遠程同步觸發系統[J].電子設計工程,2015,23(4).

[5]宋成慶.談普及型水下攝像機在我國海洋開發中的應用[J].海洋技術,2000,19(2).

[6]劉艷瀅,李桂菊,馮曉勇.高速數字式攝像機的控制與數據流遠距離傳輸的研究[J].長春理工大學學報,2004,27(2).