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随着汽车行业对车辆安全的要求不断演进，愈发有必要对碰撞测试进行极高精度的分析。这就需要应用最新的高速成像技术。汽车工程师借助慢速碰撞过程录像，能够观察、分析安全气囊、安全带和其他部件的微妙运动细节。这一过程帮助他们做出关键的设计决策，也让车辆更安全。

碰撞测试有独特要求，主要是因为测试环境固定，而各种大小不一的物体在这一固定空间内移动，需从多个视角捕捉这些物体的画面。技术人员需要非常注意光线、视场、景深和镜头选择。在本文中，我们将探讨高速摄像经验，以帮助高速摄像机操作员优化车载和地面碰撞测试的高速图像。

我们还将介绍、讨论目前市场上的部分高速摄像机。这些摄像机在汽车碰撞测试方面表现优异，可帮助工程师提高车辆安全性并优化部件设计。

碰撞测试摄像目标

汽车碰撞测试通常有以下两个目标。第一是确保车辆符合行业安全标准，包括美国公路安全保险协会(IIHS)、美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)、欧洲新车评估计划(NCAP)等机构的标准。每个机构都概述了摄像要求，包括高速摄像机在测试车辆内和车辆周围的位置。

例如，IIHS的“小偏置正面耐撞性评估”(SmallOverlapFrontalCrashworthinessEvaluation)，适用于驾驶员和乘客侧的偏置碰撞测试。根据此协议，模拟车辆前角与物体碰撞时发生的情况，车内的高速摄像机必须满足以下焦点和焦距：

·驾驶员侧视图=10毫米

·驾驶员肩膀上方=16毫米

·驾驶员后视图=16毫米

·弦线电位计和仪器视图=10毫米

在特定的IIHS测试中，所需高速摄像机可达16台，每台高速摄像机捕捉碰撞不同方面的图像。碰撞测试还具有工程目的，帮助汽车工程师进行设计测试，以及独立的安全气囊和部件测试，需要选择高速摄像机并设定位置以收集所需信息。

高速摄像机在汽车碰撞测试中发挥重要作用

以下高速摄像机具有快速帧率、高像素分辨率，结构紧凑且坚固，在汽车碰撞测试的车载拍摄和地面拍摄中表现出色：

·PhantomMiroC和CJ体积小、耐用、感光度好，非常适合碰撞测试车载摄像。这两种高速摄像机可承受高达G冲击力，配有内置备用电池，确保因冲击断电时仍能捕捉并保存测试图像。该高速摄像机能以x的像素分辨率和1,fps的速度捕捉图像。

·MiroC和CJ结构坚固，在狭窄车内空间摄像表现优异。其万像素传感器结构紧凑，5.6微米像素，12位深度，可高速捕捉细节丰富的图像。与C一样，C和CJ也配备内置电池和闪存，保护关键数据。这两种高速摄像机能以x的像素分辨率和1,fps的速度捕捉图像。

·PhantomMiroN5仅1英寸立方体大小，是Phantom高速摄像机当中体积最小的，因此非常适合用于高要求的碰撞测试车载摄像。该高速摄像机包含三个可更换组件，包括配备50万像素传感器的高速摄像头、CXP电缆和MiroN-JB底座。

·PhantomVEO配有4百万像素传感器，适用于碰撞测试地面拍摄，能提供高分辨率、摄像覆盖范围更大、细节更丰富。有多种镜头可选，包括带电子镜头控制的F卡口、C卡口和佳能EF卡口镜头。该高速摄像机能以x的像素分辨率和1,fps的速度捕捉图像。

汽车碰撞测试的全面解决方案

可为车内和车外测试应用提供卓越的Phantom图像质量

PHANTOM高速摄像机应用于汽车碰撞实验

碰撞测试与高速数据采集

在碰撞测试中，高速摄像机不一定单独使用。为了描述碰撞测试的各个方面，汽车工程师传统上依赖加速度计和其他模拟和/或数字传感器。如今，借助Phantom的成果，能更方便地把高速成像融入上述组合中，Phantom高速摄像机已经能够与第三方数据采集(DAQ)系统直接连接，碰撞测试工程师得以同时收集模拟数据或数字数据以及视频数据。工程师可运用此功能，在Phantom高速摄像机控制(PCC)软件中把同步的视频和数据可视化，获得观察对象的新视角。

车载测试——摄像机设计、视场和景深

碰撞测试的具体成像目标决定了高速摄像机的位置，包括车载位置（即在汽车或拖车内部位置），还是地面位置。

根据其在车内的位置，车载碰撞测试需要小型、轻便、耐用的摄像头。此种高速摄像头可轻松安装在狭小的空间中，同时反复承受G力。例如，PhantomMiroC高速摄像机设计可承受高达G冲击，且已经过测试。其结构紧凑而坚固，重1.2磅，符合MIL-STDG规格要求，标配承受G冲击，但大多数汽车碰撞的冲击介于30G到75G。

小型专用高速摄像机还可用于狭小空间，如车门面板内或制动踏板附近。只带有传感器的摄像头连接到更大、独立的控制底座上，得以实现体积小、重量轻的特性。例如，PhantomMiroN5高速摄像头只有1英寸立方体大小，通过CXP电缆连接到控制底座上，图像能够即时、安全存储。

小型专用高速摄像机具有以下优点：

·可设置在车内几乎任何位置，包括发动机和底盘

·重量轻，便于使用宽胶带或魔术贴安装

·碰撞存活率高，因为微型物体常常能免遭破坏

小型专用高速摄像机也有不足之处。首先，连接电缆裸露，可能出现故障。降低风险的一个方法是，确保图像能够通过CXP电缆实时下载到控制底座。此外，传感器、像素通常很小，需要补充光线。可以有针对性地补充LED照明。

车载测试常在照明方面受到限制。为克服这一挑战，需要选择动态范围出色的高速摄像机，例如，能让技术人员观察到制动踏板上黑影的细微差别，或安全气囊白色阴影的细微差别。

碰撞测试车载高速摄像还需注意下列事项：

视场(FOV)。由于高速摄像机安装位置与目标物体非常近（可能是碰撞测试假人、仪表板、安全带等等），技术人员需要使用宽FOV摄像机。FOV取决于多个变量，包括镜头选择、录制分辨率以及摄像机与焦平面间的距离。

例如，通过VisionResearch的在线镜头计算器得知，如需5英尺视场，PhantomMiroC设置为全分辨率(x)，则需水平焦距18毫米、垂直焦距10.72毫米的镜头。如果摄像机位置往远伸7英尺，则需水平焦距26.55毫米、垂直焦距15.01毫米的镜头。一个变量的变化会导致其他变量变化。

由于传感器尺寸不同，所需摄像机型号可能会不同，镜头格式必须与传感器格式匹配。

景深(DOF)。虽然景深应足够深，以便技术人员清楚观察汽车各部分，但光线方面有所妥协。光圈系数较高时，对焦深度更大，但图像也较暗。镜头的f-stop（光圈系数）设置到最高，可获得最大景深，对应最小开口。反之，f-stop系数越小，光圈越大，景深较浅，图像更亮。为获得足够的景深，补充光线是关键。因此，高强度LED灯对汽车碰撞测试非常重要，这些灯通常是根据区域光线需求定制的。

虽然高速摄像过程中通常需要照明，但高速摄像机的设计可以让其尽可能多地利用光线，以减少这方面的需求。例如，PhantomMiroC集成了CMOS传感器，结构紧凑，10微米像素，感光度更高，它的ISO值也较高：10,D（单色）和2,D（彩色），这意味着捕捉高质量图像所需补充的光线更少。

车载测试镜头注意事项

碰撞测试车载高速拍摄通常使用C卡口镜头，这些镜头通常价格实惠、体积小，能够承受重复冲击，因此是车载碰撞测试的理想之选。

镜头的选择取决于高速摄像机的传感器格式，传感器格式根据其分辨率和像素大小计算，传感器尺寸以及相应的图像圆尺寸通常以公制单位测量，但以英寸单位表达。示例如下：

·在2/3英寸传感器格式中，对角线为11毫米，即需要的最小图像圆尺寸为11毫米的镜头覆盖2/3英寸格式传感器。

·在1英寸传感器格式中，对角线为16毫米，即需要的最小图像圆尺寸为16毫米的镜头覆盖1英寸格式传感器。

·在4/3英寸传感器格式中，对角线为22.5毫米，即需要的最小图像圆尺寸为22.5毫米的镜头覆盖4/3英寸格式传感器。

高速摄像机传感器尺寸及相应镜头。

例如，以全分辨率使用MiroC需要4/3英寸镜头，而使用MiroC则需1英寸镜头。使用大于传感器要求的镜头也可覆盖传感器，但需计算“裁切系数”。例如，在2/3英寸传感器上，20毫米4/3镜头与40毫米镜头的覆盖范围相当。更重要的是，避免使用相对传感器过小的镜头，因为这种组合会使图像边角变黑，即出现晕影。例如，2/3英寸C卡口镜头应安装在具有2/3英寸传感器的摄像机上，但若连接到1英寸传感器摄像机上则会导致晕影。

无晕影与有晕影

以下镜头也用于车载碰撞测试：

·S(M12)卡口镜头。S卡口镜头是小型专用摄像机的理想之选，因为其体积非常小，通常价格实惠，有多种焦距可选。操作员将这些镜头旋入靠近传感器的摄像机，然后用锁紧螺母锁定，实现聚焦。

·微型4/3(MFT)镜头。MFT镜头是新开发的高成本效益替代品。可替代大型摄像机传感器高清成像所需的大型4/3英寸镜头。

镜头计算示例：从肩膀上方捕捉安全气囊应用过程

要在此方案中选择合适的镜头，首先需要考虑观察对象（包括其与摄像机的距离）以及录制分辨率，计算选择镜头的公式较为麻烦。例如，此为PhantomMiroC高速摄像机的计算公式：

然而，PHANTOM网站上提供免费的镜头计算器，让选择更简便。此计算器专为计算Phantom高速摄像机使用的定制传感器而设。

在此例中，我们希望PhantomMiroC高速摄像机能越过驾驶员的肩膀，拍摄到约4至5英尺远处的安全气囊。首先打开镜头计算器，选择高速摄像机型号；然后输入水平和垂直分辨率，因为我们希望观察安全气囊（这一范围较大），所以需要使用高速摄像机的x全分辨率。

然后，输入与拍摄的距离（6英尺）、水平视场长度（2英尺）和垂直视场高度（2英尺）；最后，选择“计算”，生成以下值：水平焦距21.25毫米、垂直焦距17.04毫米。

由于这两个数值相差较大，可在两个数字之间选择平均焦距，或者根据应用需求和偏好，偏向水平视场或垂直视场选择镜头。

PHANTOM

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