CN106066283A - 一种投射物侵彻明胶的双向成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种投射物侵彻明胶的双向成像系统，包括数据采集子系统、照明子系统和镜面反射子系统组成，镜面固定在支架底座上，可获得投射物和明胶块上面的成像；高速摄像机能够同时获得投射物和明胶块侧面和上面的成像；水平灯和垂直灯分别置于明胶块的侧面和下面，可增强透过明胶块的光强度。本发明能够降低投射物侵彻明胶的试验成本、提高试验图像的清晰度。

Description

一种投射物侵彻明胶的双向成像系统

技术领域

本发明涉及一种成像系统，尤其是一种涉及投射物侵彻明胶的成像系统。

背景技术

为获得投射物侵彻人体的致伤机理，创伤弹道学中常以明胶作为肌肉组织的替代物研究投射物侵彻明胶的致伤效应。针对投射物和明胶快速运动和变形的特点，高速摄像机被广泛用于创伤弹道学的研究中。

单台高速摄像机通常只能获得投射物和明胶一个方向的相互作用过程。由于投射物和明胶的运动、变形是十分复杂的空间问题，单个方向的图像并不能够有效地推断投射物侵彻明胶的过程。为进一步获得投射物侵彻明胶两个方向的图像信息，一般采用两台高速摄像机从水平和垂直两个方向进行拍摄。由于高速摄像机的成本较高、明胶的透光性较差的缺点，导致试验数据的处理比较困难、误差较大。

发明内容

本发明的目的：同时获得投射物侵彻明胶水平方向和垂直方向的图像，提高图像质量、降低试验成本。

本发明的技术方案：

一种投射物侵彻明胶的双向成像系统，其特征在于，包括照明子系统、镜面反射子系统和数据采集子系统，

所述照明子系统由明胶支架、水平照明系统和垂直照明系统组成，明胶支架的支撑面采用透明有机玻璃制成，所述水平照明系统设置在明胶支架一侧，垂直照明系统设置在明胶支架支撑面的下方；

所述数据采集子系统由高速摄像机、数据采集模块、存储模块组成，高速摄像机设置在明胶支架与水平照明系统相对的一侧，所述高速摄像机与数据采集模块、存储模块相连，数据采集模块用于控制高速摄像机采集图像，存储模块用于存储图像；

镜面反射子系统包括设置在明胶支架支撑面的正上方的反光镜，所述反光镜镜面与水平方向的夹角可调、且面向高速摄像机，高速摄像机摆放位置能够获得放置在明胶支架上的明胶块和镜面中明胶块的成像的图像。

优选地，水平照明系统由水平灯、水平灯支架、水平柔光布和水平柔光布支架组成，所述水平灯固定在水平灯支架上，放置在明胶支架的侧面，所述水平灯与明胶块处于同一高度且正对明胶块的侧面；水平柔光布固定在水平柔光布支架上，使所述柔光布与明胶块处于同一高度、正对明胶块的侧面，且位于水平灯与明胶块之间。

优选地，垂直照明系统由垂直灯、垂直灯支架、垂直柔光布和垂直柔光布支架组成；垂直灯固定在垂直灯支架上，放置在垂直柔光布的下方，使所述垂直灯正对明胶块底面；垂直柔光布固定在垂直柔光布支架上，放置在所述明胶支架的下方，与明胶块的底面正对，且位于垂直灯与明胶块之间。

优选地，镜面反射子系统的反光镜的支撑系统包括支架底座、左支架、右支架、上支架，所述支架底座具有四根竖立的支柱，所述左支架、右支架分别可上下移动的设置在支架底座靠近水平照明系统一端的两个支柱上，所述上支架可上下移动的设置在支架底座靠近高速摄像机一端的两个支柱上，反光镜放置在左支架、右支架、上支架上，通过同时调节左支架、右支架、上支架的高度来调节反光镜的高度，通过单独调节上支架的高度调节反光镜的倾斜角度。

优选地，上支架、左支架和右支架通过螺栓固定在支架底座上。

优选地，左支架和右支架上具有直角凹槽，反光镜的顶点放置在直角凹槽内。

本发明中采用透明有机玻璃作为明胶支架的支撑面，使得光线能够从明胶块下方穿透并在反光镜镜面中成像。水平灯和垂直灯使足够的光线穿过明胶块在高速摄像机中成像，柔光布通过柔光布支架置于灯光前，使透过明胶块的光线强度均匀。镜面反射子系统的反光镜镜面用于获得投射物和明胶在垂直方向运动和变形的投影。由一台高速摄像机记录不同时刻投射物和明胶块在水平方向和垂直方向的运动和变形，通过调节镜面和水平方向的夹角来调整获取图像的完整度及清晰度。

本发明的有益效果：

1、与两台高速摄像机相比，通过单台高速摄像机获得投射物和明胶水平方向和垂直方向的运动和变形，节省试验成本。

2、通过布置照明子系统，本发明能够显著提高试验现象的成像质量。

附图说明

附图是本发明的投射物侵彻明胶的双向成像系统的结构示意图。

图中：

1-三脚架、2-高速摄像机、3-电脑、4-支架底座、5-上支架、6-镜面、7-右支架、8-左支架、9-水平灯、10-水平灯支架、11-水平柔光布、12-水平柔光布支架、13-明胶支架、14-垂直灯、15-垂直灯支架、16-垂直柔光布、17-垂直柔光布支架、18-明胶块。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明所述的投射物侵彻明胶的双向成像系统，包括照明子系统、镜面反射子系统和数据采集子系统，所述照明子系统由明胶支架13、水平照明系统和垂直照明系统组成，明胶支架13的支撑面采用透明有机玻璃制成，所述水平照明系统设置在明胶支架13一侧，垂直照明系统设置在明胶支架13支撑面的下方。所述数据采集子系统由高速摄像机2、数据采集模块、存储模块组成，高速摄像机2设置在明胶支架13与水平照明系统相对的一侧，所述高速摄像机2与数据采集模块、存储模块相连，数据采集模块用于控制高速摄像机2采集图像，存储模块用于存储图像。镜面反射子系统包括设置在明胶支架13支撑面的正上方的反光镜，所述反光镜镜面与水平方向的夹角可调、且面向高速摄像机，高速摄像机2摆放位置能够获得放置在明胶支架13上的明胶块18和镜面6中明胶块18的成像的图像。

采用透明有机玻璃作为明胶支架13的支撑面，使得光线能够从明胶块18下方穿透并在反光镜镜面6中成像。水平灯9和垂直灯14使足够的光线穿过明胶块18在高速摄像机2中成像，柔光布通过柔光布支架置于灯光前，使透过明胶块18的光线强度均匀。镜面反射子系统的反光镜镜面6用于获得投射物和明胶在垂直方向运动和变形的投影。由一台高速摄像机2记录不同时刻投射物和明胶块18在水平方向和垂直方向的运动和变形，通过调节镜面6和水平方向的夹角来调整获取图像的完整度及清晰度。

图1是本发明的具体实施例的结构示意图。明胶块18放置在明胶支架13的中间位置，使明胶块18的入射面垂直投射物的弹道方向。水平照明系统由水平灯9、水平灯支架10、水平柔光布11和水平柔光布支架12组成。所述水平灯9通过螺栓固定在水平灯支架10上，放置在明胶支架13的侧面，所述水平灯9与明胶块18处于同一高度且正对明胶块18的侧面；水平柔光布11通过回形针固定在水平柔光布支架12上，使所述柔光布11与明胶块18处于同一高度、正对明胶块18的侧面，且位于水平灯9与明胶块18之间。

垂直照明系统由垂直灯14、垂直灯支架15、垂直柔光布16和垂直柔光布支架17组成；垂直灯14通过螺栓固定在垂直灯支架15上，放置在垂直柔光布16的下方，使所述垂直灯14正对明胶块18底面；垂直柔光布16通过回形针固定在垂直柔光布支架17上，放置在所述明胶支架13的下方，与明胶块18的底面正对，且位于垂直灯14与明胶块18之间。

镜面反射子系统的反光镜的支撑系统包括支架底座4、左支架8、右支架7上支架5，所述支架底座4具有四根竖立的支柱，所述左支架8、右支架7分别可上下移动的设置在支架底座4靠近水平照明系统一端的两个支柱上，所述上支架5可上下移动的设置在支架底座4靠近高速摄像机2一端的两个支柱上，反光镜放置在左支架8、右支架7、上支架5上，通过同时调节左支架8、右支架7、上支架5的高度来调节反光镜的高度，通过单独调节上支架5的高度调节反光镜的倾斜角度。

具体的，左支架8和右支架7上具有直角凹槽，。左支架8和右支架7通过螺栓连接分别固定在支架底座4上，处于所述支架底座4的同一侧且距离地面的高度相同。上支架5通过螺栓连接固定在所述支架底座4的另一侧，与所述左支架8和右支架7相对。反光镜的顶点放置在直角凹槽内，反光镜的镜面6面朝向下方，搭放在所述上支架5上。同时调节左支架8、右支架7、上支架5的高度，可调节镜面6距离明胶块18的距离。调节所述上支架5和所述左支架8和右支架7的高度差，可调整镜面6与水平面的夹角。

反光镜置于照明子系统的上方，使明胶块18在镜面6的成像位于所述镜面6的中间位置。所述镜面6的朝向与所述水平灯9的朝向成锐角。

高速摄像机2固定在三脚架1上，通过调节所述三脚架1使高速摄像机2与明胶块18处于同一高度。通过调节所述高速摄像机2使镜头包含明胶块18和镜面6中的明胶块18的成像。数据采集模块、存储模块内置于电脑3中，将所述高速摄像机2与电脑3通过数据线连接。利用所述高速摄像机2的配套软件控制高速摄像机2的触发和图像记录所需参数。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种投射物侵彻明胶的双向成像系统，其特征在于，包括照明子系统、镜面反射子系统和数据采集子系统，

所述照明子系统由明胶支架(13)、水平照明系统和垂直照明系统组成，明胶支架(13)的支撑面采用透明有机玻璃制成，所述水平照明系统设置在明胶支架(13)一侧，垂直照明系统设置在明胶支架(13)支撑面的下方；

所述数据采集子系统由高速摄像机(2)、数据采集模块、存储模块组成，高速摄像机(2)设置在明胶支架(13)与水平照明系统相对的一侧，所述高速摄像机(2)与数据采集模块、存储模块相连，数据采集模块用于控制高速摄像机(2)采集图像，存储模块用于存储图像；

镜面反射子系统包括设置在明胶支架(13)支撑面的正上方的反光镜，所述反光镜镜面与水平方向的夹角可调、且面向高速摄像机，高速摄像机(2)摆放位置能够获得放置在明胶支架(13)上的明胶块(18)和镜面(6)中明胶块(18)的成像的图像。

2.根据权利要求1所述的投射物侵彻明胶的双向成像系统，其特征在于，水平照明系统由水平灯(9)、水平灯支架(10)、水平柔光布(11)和水平柔光布支架(12)组成，所述水平灯(9)固定在水平灯支架(10)上，放置在明胶支架(13)的侧面，所述水平灯(9)与明胶块(18)处于同一高度且正对明胶块(18)的侧面；水平柔光布(11)固定在水平柔光布支架(12)上，使所述柔光布(11)与明胶块(18)处于同一高度、正对明胶块(18)的侧面，且位于水平灯(9)与明胶块(18)之间。

3.根据权利要求1所述的投射物侵彻明胶的双向成像系统，其特征在于，垂直照明系统由垂直灯(14)、垂直灯支架(15)、垂直柔光布(16)和垂直柔光布支架(17)组成；垂直灯(14)固定在垂直灯支架(15)上，放置在垂直柔光布(16)的下方，使所述垂直灯(14)正对明胶块(18)底面；垂直柔光布(16)固定在垂直柔光布支架(17)上，放置在所述明胶支架(13)的下方，与明胶块(18)的底面正对，且位于垂直灯(14)与明胶块(18)之间。

4.根据权利要求1所述的投射物侵彻明胶的双向成像系统，其特征在于，镜面反射子系统的反光镜的支撑系统包括支架底座(4)、左支架(8)、右支架(7)上支架(5)，所述支架底座(4)具有四根竖立的支柱，所述左支架(8)、右支架(7)分别可上下移动的设置在支架底座(4)靠近水平照明系统一端的两个支柱上，所述上支架(5)可上下移动的设置在支架底座(4)靠近高速摄像机(2)一端的两个支柱上，反光镜放置在左支架(8)、右支架(7)、上支架(5)上，通过同时调节左支架(8)、右支架(7)、上支架(5)的高度来调节反光镜的高度，通过单独调节上支架(5)的高度调节反光镜的倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的投射物侵彻明胶的双向成像系统，其特征在于，上支架(5)、左支架(8)和右支架(7)通过螺栓固定在支架底座(4)上。

6.根据权利要求4所述的投射物侵彻明胶的双向成像系统，其特征在于，左支架(8)和右支架(7)上具有直角凹槽，反光镜的顶点放置在直角凹槽内。