車輛中心 試車場與整車安全處 許珹然

車輛中心（ARTC）實車碰撞實驗室，為全臺唯一可執行實車碰撞測試與台車動態模擬衝擊測試的實驗室，在這兩大試驗領域中，測試件的運動行為在眨眼間就已結束。為清楚記錄衝擊試驗的過程，實車碰撞實驗室擁有完整的高速攝影系統，可配合不同的測試拍攝需求，完整記錄每個衝擊試驗過程瞬間的影像。因應各國法規的規定與要求，例如輪椅水平位移量、人偶頭部位移量和方向機柱變形量，或是研究測試中分析人偶各部位的移動量等，再藉由專業的高速影像分析軟體將衝擊過程所紀錄之影像進行分析，包括物體動態路徑、移動速度及角度變化等，可分析測試件碰撞瞬間的關鍵細節，進一步得到客戶欲知的結果。

高速影像分析是藉由光學的影像成像原理（如圖1），透過鏡頭的焦長(f)與焦平面至實際物體的距離(Z)的比例關係，藉由影像中的座標計算得到實際物體座標，即實際物體上的P點於2D平面中的X、Y座標，可由影像的p點座標x、y計算而得（）。在實際執行上，需先在影像分析軟體內設定影像中欲分析的點位與相關參數（如圖2），包含比例尺的固定參考點與測試件分析點位，如輪椅P點、人偶頭部前後緣或膝蓋等，前者為提供軟體基礎的參考長度，再進行影像過程中，欲分析點位的追蹤，分析的區間可依法規或客戶要求做調整，追蹤完即可得出測試件的移動軌跡、速度與角度等。

圖1、光學影像成像原理

資料來源: https://www.csie.ntu.edu.tw/~cyy/courses/vfx/05spring/lectures/scribe/07scribe.pdf  

圖2、影像分析軟體分析點位

良好的影像品質對高速影像分析至關重要，不僅會左右分析過程的難易度，更是對分析結果有舉足輕重的影響，因此在高速攝影的拍攝過程需要足夠的光線、極短的曝光時間與合適的影像範圍，才能得到更準確的影像分析結果。實車碰撞實驗室內常用的設定參數如下：影片像素（pixels）設定為（2560*1920）、曝光時間（shutter）為1/5,000~1/10,000 sec，並視拍攝距離調整適當的光圈，且拍攝畫面儘量保持完整運動分析範圍。

高速影像分析的應用範圍相當廣泛，包含物體運動過程的變化、機械零件的振動及氣體的流動行為等。車輛中心實車碰撞實驗室過去累積的影像分析實例有電擊槍擊發的子彈速度、汽車座椅空氣囊引爆後的泡棉速度及汽車安全帶捲收回捲速度等，藉此能讓客戶進行產品問題解析以了解其性能，達到最佳化設計。

車輛中心實車碰撞實驗室提供高速攝影與影像分析的技術服務，亦可結合電腦輔助工程（CAE）分析能量，提供業者Total Solution產品改良方案，有效提升產品競爭力。

車輛中心為服務車輛相關業者，具備相關試驗設備/試驗方法以及試驗實績，如有相關試驗需求歡迎與車輛中心（莊文仁／劉明遠先生，電話：04-7811222分機2134/2117）接洽。