超高速相机在科研界的地位有多高

通常，高速相机在人们眼中都是主要应用于工业领域，毕竟大家把高速相机习惯性地与工业相机画“＝”，但实际上，高速相机的应用不仅仅是工业领域，在科研领域，也有着举足轻重的地位。

 

近期，北京大学计算机科学技术系教授、北京智源人工智能研究院院长黄铁军团队的“超高速脉冲相机”项目，刷爆科研圈。

其作为“学科交叉促进重大原始创新”成果，不论是在学术界还是在科研界，都有着里程碑式的重要意义。

 

为什么“超”高速相机这么备受关注？

由于传统的照相机在拍照时，存在曝光时间两难问题。要想增加图像的细节层次、动态范围，则相机必须增加曝光时间，而要抓拍高速运动的物体、场景，又要减小曝光时间。显然，普通数码相机已经不能满足“瞬间视觉”的需要。

比如想研究一些快速物体运动现象，比如想验证无人驾驶时汽车突发状况的载人效果、粒子运动效果、电场对气泡沸腾影像、飞行器的研究等，传统相机、最先进的数码相机，目前都无法满足这一要求。

它们或许可以录制视频、拍摄瞬间照片，但是如果想要放慢速度观看科研要求的细微细节，它们都无法实现，因为这些相机只能把人眼能看到的记录下，但人眼无法实现瞬间动作的细微观察记忆。

 

但高速相机、超高速相机就不同了。尤其超高速相机，它是从视觉表示模型层面颠覆了图像和视频概念。

在《中国科学报》的报道中，根据黄铁军先生的介绍，在超高速脉冲相机中，图像的每个像素独立工作，将物体反射的高速光子流转换成高速比特流，完整记录了光的变化过程，从而彻底打破了化学时代形成的视频概念藩篱，从而实现追光逐电，重构出高速连续影像，是真正的“数字相机”。

也就是说，通过超高速脉冲视觉芯片，我们可以实现超高速连续成像和目标跟踪识别，进而推动生命医学尤其是脑科学方面的研究进展。相信在不久的将来，超高速视觉会应用到更多医学即科研领域。

既然高速相机在科研界这么受关注，那它都可以那些科研工作中使用到呢？

高速相机小课堂

科学实验中的应用

高速相机在科研方面的应用主要表现在：材料测试、燃烧、生物力学、裂纹扩展、流体动力学、振动、喷雾和喷雾等分析。为了满足高校实验室、研究所及科研的实验分析，需要用到超高分辨率高速摄像机的记录，能将高速运动现象的发生、发展和运动规律等清晰成像。

01

液化石油气试验是高速相机应用的一个小领域，在实验室设置特定的爆炸试验装置，采用高速相机记录爆炸的动态过程，分析其中关系。为研究液化石油气体积分数与点火能的关系以及爆炸火焰的传播过程，在实验室应用特质的爆炸试验装置，采用调节节点火能和液化石油气体积分数的方法，进行一系列爆炸试验，并使用高速摄像机记录爆炸的动态全过程。

02

超控泡形态特征研究便属于其中一个方面，为研究超控泡形态特性，借助高速摄像机记录子弹射入水中的运动过程。采用高速射弹方法实验研究了子弹入射水中及表面活性剂减阻剂水溶液中产生的超空泡形态特性，同时用高速摄像机记录子弹的运动过程及产生的超空泡形态。

03

流体力学中的湍流、流体的流速、流场、气泡、沸腾、两相流等运动规律的观察和分析更是少不了高速摄像机的参与。如用高速摄像拍摄的石头进入水中一刹那的细节。通过高速摄像机影像，研究人员能够了解石头水下的受力情况，并通过流体动力学，分析出为何石头能在水面上连续多次漂浮。