CN112560841A - 一种阵列相机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及阵列相机技术领域，具体涉及一种阵列相机，包括相机阵列和接收单元；相机阵列包括多组单元相机；各单元相机分别用于接收不同波段的光波并成像生成多组单波段图像信息；接收单元与相机阵列通信连接，用于接收多组单波段图像信息。使每个单元相机只接收一个波段的光谱并成像，不仅能够在拼接后获得全色彩图像，还能够根据多个波段的光谱图分析出图像中物质的材质信息，能够广泛应用于生物、化学成分分析，尤其在安保侦查领域，针对性设置多种窄带滤波片，可以侦测出迷彩服、设置有伪装涂装的货物器械等人眼或普通相机难以侦测的目标。

Description

一种阵列相机
技术领域
本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及阵列相机技术领域，具体涉及一种阵列相机。
背景技术
阵列式相机是用多个小镜头来代替一个大镜头的拍摄效果，其原理和阵列式天文望远镜及昆虫的复眼类似。相比于传统的相机来说，阵列式相机的视野更广，因此拍出的照片也更大；同时其体积更小。
现有的阵列相机处于发展阶段，其功能单一，应用场景单一，因此普遍性不高。
发明内容
为了解决现有技术中阵列相机功能单一、应用场景单一的问题，现提出一种阵列相机，使每个单元相机只接收一个波段的光谱并成像，不仅能够在拼接后获得全色彩图像，还能够根据多个波段的光谱图分析出图像中物质的材质信息，能够广泛应用于生物、化学成分分析，尤其在安保侦查领域，针对性设置多种窄带滤波片，可以侦测出迷彩服、设置有伪装涂装的货物器械等人眼或普通相机难以侦测的目标。
为了达到上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：
一种阵列相机，包括相机阵列和接收单元；所述相机阵列包括多组单元相机；各所述单元相机分别用于接收不同波段的光波并成像生成多组单波段图像信息；所述接收单元与所述相机阵列通信连接，用于接收多组所述单波段图像信息，每个所述单元相机的镜头上均设置有滤光片。
进一步的，所述阵列相机还包括分析处理单元，所述分析处理单元与所述接收单元通信连接，用于将多组所述单波段图像信息组合拼接生成高光谱信息。
进一步的，所述单元相机设置在排列基座上，用于调整各所述单元相机的拍摄方位。
进一步的，所述阵列相机还包括射线发送装置和执行机构，所述射线发射装置用于发射指示标记点的射线；所述分析处理单元还用于根据所述射线确定各单元相机的视场中心位置；所述执行机构设置在所述排列基座上，用于根据所述视场中心位置调整各所述单元相机的拍摄方位。
进一步的，所述相机阵列包括多组从单元相机和一组主单元相机，待测目标设置在所述主单元相机的相机主光轴上；所述分析处理单元还用于根据各所述单元相机所拍摄的图像信息，控制所述执行机构调整各所述从单元相机的拍摄方位，使各所述从单元相机的拍摄视场中心与所述主单元相机的视场中心重合。
进一步的，所述主单元相机为镜头上设置有偏振光滤光片的相机。
进一步的，所述主单元相机为镜头上设置有宽带滤光片的相机。
进一步的，所述主单元相机的分辨率高于各所述从单元相机。
进一步的，各所述单元相机上的滤光片的滤波范围均不一致。
采用上述技术方案，本发明能够带来以下有益效果：
1、本发明的每个单元相机只接收一个波段的光谱并成像，不仅能够在拼接后获得全色彩图像，还能够根据多个波段的光谱图分析出图像中物质的材质信息，能够广泛应用于生物、化学成分分析，尤其在安保侦查领域，针对性设置多种窄带滤波片，可以侦测出迷彩服、设置有伪装涂装的货物器械等人眼或普通相机难以侦测的目标。
2、本发明不同单元相机的图像的数据可以用来进行超分辨率图像整合重构，得到更高分辨率的图像。我们使用低价位的低分辨率的相机得到高分辨率的相机的效果。
3、本发明可以得到动态的光谱视频图像，从而可以获取目标的动态光谱信息。
4、确定不同单元相机的横向间距，以此间距为基线，可以计算出目标及其周围物体的三维空间坐标，从而实现了三维图像的和距离数据的获取。
5、通过本发明提出的射线发送装置确定拍摄对中点，再通过执行机构调整各单元相机的拍摄角度，可以使阵列相机快速对中，并能够获得更加清晰的整合重构高分辨率图像。
7、通过本发明的执行机构调整各从单元相机的拍摄角度，使其与主单元相机的拍摄视场中心重合，可以使阵列相机快速对中，并能够获得更加清晰的整合重构高分辨率图像。
8、本发明的各单元相机可以根据不同使用场景为其设置不同的滤光片组合，使本发明的阵列相机具有极高的应用场景适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中采用平面排列基座、设置有主单元相机的阵列相机的俯视图；
图2为本发明实施例中采用平面排列基座、设置有主单元相机的阵列相机的主视图；
图3为本发明实施例中采用平面排列基座、设置有射线发送装置的阵列相机的俯视图；
图4为本发明实施例中采用平面排列基座、设置有射线发送装置的阵列相机的主视图；
其中：1、主单元相机；2、从单元相机；3、排列基座；4、接收单元；5、执行机构；6、射线发送装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。
在本发明的一个实施例中，提出一种阵列相机，如图1、图2、图3或图4所示，包括相机阵列和接收单元4；相机阵列包括多组单元相机；各单元相机分别用于接收不同波段的光波并成像生成多组单波段图像信息；接收单元4与相机阵列通信连接，用于接收多组单波段图像信息。
在本实施例中，阵列相机还包括分析处理单元，分析处理单元与接收单元4通信连接，用于将多组单波段图像信息组合拼接生成高光谱信息。
在本实施例中，单元相机为镜头上设置有滤波片的单元相机；滤波片包括窄带滤波片、偏振光滤波片和/或宽带滤波片。
具体使用过程中，根据不同需求为不同的单元相机设置不同的窄带滤波片、偏振光滤波片和/或宽带滤波片。可以均设置成以上滤波片的一种，也可以混合采用；当只需要拍摄高清图片且单元相机数量足够时，则在每个单元相机上设置窄带滤波片，为了避免炫光等影响，可以在单元相机上设置偏振光滤波片；当单元相机的数量较少时，则为各单元相机设置宽带滤波片。
如将本发明应用在隐藏监视或无光源的监视场景时，为大部分单元相机设置窄带滤波片，大部分为红外光窄带滤波片，其余的单元相机上设置的是可见光宽带滤波片；白天时，本实施例的阵列相机可以利用设置了可见光宽带滤波片的相机对环境进行监控；在夜晚时，利用多个设置有红外光窄带滤波片的单元相机进行监控，使本发明能够完全适应野外无光源监控场景，相对于现有的监视技术，本发明即具有阵列相机具有的监控视角范围广的优点，又能够应用在夜晚没有光源的场景中。
军事用途中，本实施的滤波片可以根据预监控目标士兵所的迷彩服材质或涂装材质为单元相机设置独特的或组合成像的能够凸出显示迷彩服材质的滤波片。
其他监控或安保应用中，可以为单元相机设置独特的或组合成像的能够凸出成像所需监控物体材质的滤波片。
应用于生物、化学成分分析即其他监控场景中时，采用上述思想进行等同操作。
在一个实施例中，如图1、图2、图3或图4所示，单元相机设置在排列基座3上，排列基座3用于调整各单元相机的拍摄方位。
在本实施例中，排列基座3可以根据相机阵列的预使用场景为单元相机设置不同的安装位置，其上设置有执行机构5，执行机构5为多个由伺服电机驱动的转向装置，能够调整每一个单元相机的转动，调整其拍摄视角。
本实施例中的排列基座3为平面基座或凹面基座。
在一个实施例中，阵列相机还包括射线发送装置6，射线发射装置用于发射指示标记点的射线；分析处理单元还用于根据射线确定各单元相机的视场中心位置；执行机构5用于根据视场中心位置调整各单元相机的拍摄方位。
在一个实施例中，相机阵列包括多组从单元相机2和一组主单元相机1，待测目标设置在主单元相机的相机主光轴上；分析处理单元还用于根据各单元相机所拍摄的图像信息，控制执行机构5调整各从单元相机2的拍摄方位，使各从单元相机2的拍摄视场中心与主单元相机1的视场中心重合。
在本实施例中，如图1或图2所示，相机阵列包括主单元相机1和从单元相机2；主单元相机1的分辨率高于从单元相机2。由于主单元相机1分辨率较高，因此主单元相机1的镜头上设置的滤波片为宽带滤波片。
在一个实施例中，提出一种基于本发明阵列相机的相机阵列拍摄前对准方法，包括以下步骤：
S101:为相机阵列设置一个主单元相机1，其余单元相机为从单元相机2；
S102:获得主单元相机1的单波段图像信息的中心点；
S103:获得各从单元相机2的单波段图像信息，通过执行机构5调整各从单元相机2的拍摄方向，使各从单元相机2的单波段图像信息的中心点与主单元相机1的单波段图像信息的中心点重合。
阵列相机为了适应拍摄不同距离的物体时，需要调整其焦距，此时各单元相机的拍摄角度的重合度会产生变化，因此采用本实施例的对准方法，随时调整各从单元相机2的角度，使各单元相机的拍摄角度重合度最高，可以使本发明的阵列相机随时适应拍摄不同距离的物体。
在本实施例中，为主单元相机1与某个或多个单元相机在排列基座3上的横向间距设定一预设值，通过测量某个或多个单元相机与单元相机之间的主光轴角度，计算即可得到待测物体与主单元相机1之间的距离。
在一个实施例中，如图3或图4所示，阵列相机上还设置有射线发送装置6，射线发送装置6设置在排列基座3上，射线发送装置6用于生成光学标记。本实施例的射线发送装置6为能够囊括所有滤波片滤波范围的多波段激光发射装置。
在一个实施例中，提出一种相机阵列拍摄前对准方法，包括以下步骤：
S201:利用射线发送装置6对准一基准点；
S202:通过执行机构5调整各单元相机的拍摄方向，直至所有单元相机的主光轴正对基准点。
阵列相机为了适应拍摄不同距离的物体时，需要调整其焦距，此时各单元相机的拍摄角度的重合度会产生变化，因此采用本实施例的对准方法，随时调整各从单元相机2的角度，使各单元相机的拍摄角度重合度最高，可以使本发明的阵列相机随时适应拍摄不同距离的物体。
在本实施例中，为射线发送装置6与某个或多个单元相机在排列基座3上的横向间距设定一预设值，通过测量某个或多个单元相机与单元相机之间的主光轴角度，计算即可得到待测物体与射线发送装置6之间的距离。
本实施例提出了一种较优的滤波片设置方案，在一些应用场景下能够减少单元相机的数量，节约了成本。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种阵列相机，其特征在于：包括相机阵列和接收单元；所述相机阵列包括多组单元相机；各所述单元相机分别用于接收不同波段的光波并成像生成多组单波段图像信息；所述接收单元与所述相机阵列通信连接，用于接收多组所述单波段图像信息，每个所述单元相机的镜头上均设置有滤光片。
2.根据权利要求1所述的阵列相机，其特征在于：所述阵列相机还包括分析处理单元，所述分析处理单元与所述接收单元通信连接，用于将多组所述单波段图像信息组合拼接生成高光谱信息。
3.根据权利要求2所述的阵列相机，其特征在于：所述单元相机设置在排列基座上，所述排列基座用于调整各所述单元相机的拍摄方位。
4.根据权利要求3所述的阵列相机，其特征在于：所述阵列相机还包括射线发送装置和执行机构，所述射线发射装置用于发射指示标记点的射线；所述分析处理单元还用于根据所述射线确定各单元相机的视场中心位置；所述执行机构设置在所述排列基座上，用于根据所述视场中心位置调整各所述单元相机的拍摄方位。
5.根据权利要求4所述的阵列相机，其特征在于：所述相机阵列包括多组从单元相机和一组主单元相机，待测目标设置在所述主单元相机的相机主光轴上；所述分析处理单元还用于根据各所述单元相机所拍摄的图像信息，控制所述执行机构调整各所述从单元相机的拍摄方位，使各所述从单元相机的拍摄视场中心与所述主单元相机的视场中心重合。
6.根据权利要求5所述的阵列相机，其特征在于：所述主单元相机为镜头上设置有偏振光滤光片的相机。
7.根据权利要求5所述的阵列相机，其特征在于：所述主单元相机为镜头上设置有宽带滤光片的相机。
8.根据权利要求5所述的阵列相机，其特征在于：所述主单元相机的分辨率高于各所述从单元相机。
9.根据权利要求1所述的阵列相机，其特征在于：各所述单元相机上的滤光片的滤波范围均不一致。
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