一种中继型水下高速摄像系统

中国船舶重工集团公司第七一○研究所 卢海洋

0 引言

高速摄像机是一种可以很高帧频对物体的运动影响进行拍摄的摄像机，高速摄像机一般可达到每秒l000～1000O帧的帧频甚至更高。水下高速摄像机是将高速摄像机安装在带耐水压透光玻璃密封装置中，用于研究水下高速运动的物体[1]。

本文研究的中继型水下高速摄像系统是将4台水下高速摄像机集成在一起，用于研究分析水下高速运动的物体。由于水下高速摄像机基于以太网，并带有较长的水密电缆和电缆收放绞车，网络传输数据量较大时通信不太稳定，在电缆收放绞车中增加中继型路由器，增强数据传输稳定性和传输质量[2]。

1 主要存在的问题

当前对水下高速运动的物体分析手段还比较匮乏，水下高速摄像系统是一种有效的分析手段。本文通过水下高速系统的研究，设计出一套体积小、实时传输记录水下高速摄像系统，有效解决了水下高速运动物体的运动分析难题，让水下高速运动物体的研究可视化[3]。

2 系统实现的功能及设计方案

系统实现的功能：接收到拍摄触发信号后，从三个不同的维度实现水下高速运动物体的拍摄记录。

水下高速摄像系统包括3组水下高速摄像装置、3台电缆绞车、水面控制柜、计算机等组成，原理框图如图1所示。每组水下高速摄像装置包括1台高速摄像机、3台水下照明灯、3台整流器、3台设备安装架。安装架用来安装水下高速摄像机、水下照明灯和整流器。[1]

图1 水下高速摄像系统原理图

每组高速摄像装置与水面控制台之间通过一根水密电缆连接，中间通过电缆绞车连接。由于水下摄像机到计算机之间为以太网连接，中间连接接头较多，以太网信号衰减较大，通信及数据传输质量太差，所以在电缆绞车中增加一中继型HUB，增强以太网传输信号强度和质量。

水下高速摄像系统拍摄时，通过计算机中高速摄像机处理软件对摄像机进行设置，当接收到同步触发信号后启动拍摄[4][5]。

3 应用效果

通过水下试验验证，水下高速摄像系统拍摄清晰、高速运动过程记录完整，信号传输稳定，能够对水下高速运动设计研究起到验证和指导作用。同步拍摄装置保证不同水下高速摄像机的数据记录零秒统一，有效解决不同摄像机的数据记录同步问题。

4 结束语

基于HUB中继型的水下高速摄像系统，减小了水下高速摄像机的体积，能够解决以太网长距离传输信号不太稳定的问题。但也增大系统设计的复杂度，降低系统的可靠性和维护性。在以后的设计中，在空间要求不高的情况下，应采用光纤信号传输，这样水下高速摄像系统可靠性和维护性更高[6]。

[1]王斌,贾粉粉.高速摄像机测试目标运动轨迹的精度分析[J].测试技术学报,2014,28(1).

[2]冯巧宁.基于RS-422总线的高速摄像机远程环控系统设计[J].中国新通信,2014(24).

[3]穆春迪,谢剑斌,等.面向动摄像机的高速运动目标检测[J].中国图像图形学报,2015 20(3).

[4]邸兴,张杰.高速摄像机远程同步触发系统[J].电子设计工程,2015,23(4).

[5]宋成庆.谈普及型水下摄像机在我国海洋开发中的应用[J].海洋技术,2000,19(2).

[6]刘艳滢,李桂菊,冯晓勇.高速数字式摄像机的控制与数据流远距离传输的研究[J].长春理工大学学报,2004,27(2).