CN117201952A - 形态可变式阵列相机装置及成像数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种形态可变式阵列相机装置及成像数据采集系统，属于相机成像技术领域。其中形态可变式阵列相机装置包括拍摄组件和支架组件，拍摄组件包括多个相机；支架组件包括底座、安装座和可弯曲的多个弹性件，多个弹性件沿底座的周向间隔排列，弹性件呈条状，将弹性件的一端与底座转动连接，另一端与安装座转动连接，且每个弹性件上连接有至少一个相机，多个相机环绕排列在底座与安装座之间，由于弹性件可以弯曲变形，通过弯曲弹性件可以改变各个相机的空间位置，使多个相机能够呈环形、球形、平面形或其他形状排列，从而实现装置观测视角的变化，满足不同应用场景下的需求。

Description

形态可变式阵列相机装置及成像数据采集系统

技术领域

本发明涉及相机成像技术领域，尤其涉及一种形态可变式阵列相机装置及成像数据采集系统。

背景技术

阵列相机是采用多个相机同时进行图像采集，并结合图像处理算法进行计算成像的一项技术。通过结合不同图像处理算法与不同视角光场信息，阵列相机成像技术可以实现扩大观测视野、提升图像分辨率、提升观测帧率、深度估计、三维重建等系列功能。目前，阵列相机技术已在智能交通、医学影像及康复、卫星遥感、影视娱乐、军事边防、大型场馆安防等多个领域中被广泛应用。

阵列相机装置通常是根据特定的应用场景，通过将多个相机固定安装在尺寸与位置精心设计的结构上，从而形成结构固定的阵列相机装置。事实上，阵列相机要实现不同的功能，对相机安装排布需求是不一样的，而固定的阵列相机装置结构能够支持的功能单一，难以同时满足不同应用场景下不同功能的需求，进而极大限制了阵列相机成像技术在应对多种场景或复杂场景下的快速部署及应用。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提出一种形态可变式阵列相机装置和成像数据采集系统，能够灵活调整各相机的空间位置，满足不同应用场景下的需求。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提出了一种形态可变式阵列相机装置，包括拍摄组件和支架组件，所述拍摄组件包括多个相机；所述支架组件包括底座、安装座和可弯曲的多个弹性件，多个所述弹性件沿所述底座的周向间隔排列，所述弹性件呈条状且其一端与所述底座转动连接，另一端与所述安装座转动连接，每个所述弹性件上连接有至少一个所述相机。

在一些实施例，每个所述弹性件的两端分别转动连接有第一连接座和第二连接座，所述弹性件通过所述第一连接座与所述底座连接，并通过所述第二连接座与所述安装座可拆卸连接。

在一些实施例，当多个所述弹性件与所述安装座分离时，多个所述弹性件与所述底座展开并平铺设置，使所述支架组件形成平面状态；

当多个所述弹性件与所述安装座连接，且多个所述弹性件处于平直状态时，多个所述弹性件环绕排列，使所述支架组件形成环形状态；

当多个所述弹性件与所述安装座连接，且多个所述弹性件处于弯曲状态时，所述支架组件形成球面状态。

在一些实施例，所述第一连接座设有可转动的第一转接头，所述第二连接座设有可转动的第二转接头，所述弹性件的两端分别通过紧固件与所述第一转接头和所述第二转接头连接。

在一些实施例，所述弹性件为弹性钢带。

在一些实施例，所述底座的上端面设有沿周向分布的多个第一安装槽，所述安装座的下端面设有沿周向分布的多个第二安装槽，所述第一连接座与所述第一安装槽一一对应连接，所述第二连接座与所述第二安装槽一一对应连接。

在一些实施例，所述支架组件还包括有导向结构，所述导向结构包括第一连杆、第二连杆和伸缩杆，所述第一连杆与所述底座固定连接，所述第二连杆与所述安装座固定连接，所述第一连杆和所述第二连杆分别沿水平方向平行设置，所述伸缩杆的两端分别与所述第一连杆和所述第二连杆连接。

在一些实施例，所述伸缩杆包括导向套和导向杆，所述导向套滑动套设于所述导向杆，所述导向套与所述第一连杆固定连接，所述导向杆与所述第二连杆固定连接，所述导向套上穿设有第一弹簧柱塞，所述第一弹簧柱塞的球头能够与所述导向杆抵接。

在一些实施例，所述导向结构设有至少两个，至少两个所述导向结构沿所述底座的周向间隔分布。

在一些实施例，每个所述相机的背部设有转接座和固定板，所述固定板连接于所述转接座远离所述相机的一端，所述转接座与所述固定板配合限定出供所述弹性件穿过的卡槽。

在一些实施例，所述固定板上穿设有第二弹簧柱塞，所述第二弹簧柱塞的球头能够与所述弹性件抵接。

为实现上述目的，本发明实施例的第二方面提出了一种成像数据采集系统，包括上述实施例的第一方面所述的阵列相机装置。

本发明提出的形态可变式阵列相机装置及成像数据采集系统,阵列相机装置通过底座、安装座与多个弹性件配合组成支架组件，多个弹性件沿底座的周向间隔排列，弹性件呈条状，将弹性件的一端与底座转动连接，另一端与安装座转动连接，且每个弹性件上连接有至少一个相机，多个相机环绕排列在底座与安装座之间，由于弹性件可以弯曲变形，通过弯曲弹性件可以改变各个相机的空间位置，使多个相机能够呈环形、球形、平面形或其他形状排列，实现各相机之间空间位置的连续调整和布局形态的变化，满足不同应用场景下的需求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

图1是本发明实施例的阵列相机装置处于平面状态观测视角；

图2是本发明实施例的阵列相机装置处于环形状态观测视角；

图3是本发明实施例的阵列相机装置处于球面状态朝外观测视角；

图4是本发明实施例的阵列相机装置处于球面状态朝内观测视角；

图5是本发明实施例的支架组件处于平面状态的示意图；

图6是本发明实施例的支架组件处于环形状态的示意图；

图7是本发明实施例的支架组件处于球面状态的示意图；

图8是本发明实施例的弹性钢带与第一连接座、第二连接座的连接结构示意图；

图9是本发明实施例的底座与弹性钢带、第一连杆的连接结构示意图；

图10是本发明实施例的安装座与弹性钢带、第二连杆的连接结构示意图；

图11是本发明实施例的导向结构的连接结构示意图；

图12是本发明实施例的相机与弹性钢带的连接示意图。

附图标记：

拍摄组件100；相机110；转接座111；固定板112；连接块113；第二弹簧柱塞114；信号线120；

支架组件200；弹性组件210；弹性钢带211；第一连接座212；第一转接头2121；第二连接座213；第二转接头2131；螺纹销214；底座220；第一安装槽221；第一安装孔2211；过线孔222；第三安装孔223；第四安装孔224；安装座230；第二安装槽231；第二安装孔2311；第五安装孔232；辅助施力定位孔233；

导向结构300；伸缩杆310；导向套311；导向杆312；第一弹簧柱塞313；第一连杆320；第一固定座321；第二连杆330；第二固定座331。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数，“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，需要说明的是，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。

参照图1所示，本发明实施例的形态可变式阵列相机装置，包括底座220、拍摄组件100和弹性组件210，其中弹性组件210包括多个弹性件，弹性件为条状结构，多个弹性件沿底座220的周向间隔排列，每个弹性件上连接有多个相机110，多个相机110沿弹性件的长度方向间隔排列，弹性件与底座220转动连接，使弹性件能够绕连接处转动。

可以理解的是，图1中示出6个弹性件均匀排列于底座220上，每个弹性件设置有4个相机110，且弹性件转动至与底座220位于同一平面上，使相机110在平面上布局，也即是排列呈平面状态，所有相机110朝向同一侧进行拍摄，从而形成平面状态观测视角。

参照图2和图6所示，本发明实施例的阵列相机装置还包括有安装座230，安装座230位于底座220的上方，每个弹性件的一端与底座220转动连接，另一端与安装座230转动连接，可理解到，弹性件由图1所示的平面状态向上转动，并通过安装座230将弹性件的上端进行固定，使弹性件也沿安装座230的周向排列，这样弹性组件210、安装座230与底座220配合连接形成支架组件200，该支架组件200大致呈柱状，相机110排列呈环形状态并朝向外侧进行拍摄，从而形成环形状态观测视角。

需要说明的是，弹性件与安装座230采用可拆卸方式进行连接，使弹性件与安装座230能够拆卸分离，这样在弹性件与安装座230连接的情况下，可以排列成环状状态；弹性件与安装座230分离时，多个弹性件可以展开并与底座220排列在同一平面上，从而切换至平面状态，操作简便。

参照图3所示，由于弹性件可以弯曲变形，通过弯曲弹性件可以改变各个相机110的空间位置，具体来说，弹性件由平直状态弯曲呈弧形状态，使相机110沿弧形排列，从而可以改变各个相机110的空间位置；可理解到，当所有弹性件弯曲呈圆弧形时，支架组件200形成球形结构，也即是相机110能够排列大致呈球面状态进行拍摄，从而形成球面状态观测视角。

需要说明的是，随着弹性件弯曲弧度的改变，弹性件可以排列呈椭圆形状，具体弯曲的弧度可以根据应用要求进行选择，同时可以配合各相机110的安装朝向，达到调整拍摄视角的目的。

参照图3所示，可以理解的是，所有相机110朝向球形结构的外侧进行拍摄，此时具体为球面状态朝外观测视角。参照图4所示，考虑到球形结构内部形成有空间，所有相机110也可以朝向球形结构的内侧进行拍摄，此时具体为球面状态朝内观测视角，可根据不同的应用场景进行选择。

当然，此处仅为示例，弹性件和相机110的数量不限于上述实施例所示的数量，弹性件可以设置有两个或更多个，每个弹性件上可设置至少一个相机110，弹性件和相机110的数量可根据实际应用要求进行选择。

本发明实施例的阵列相机装置中相机110数量为N×M个，具体为沿底座220的圆周方向均匀分布N组，每组包含M个相机110，其中M、N均大于等于1，可以由图1所示的平面状态切换至图2所示的环形状态，通过弹性件可以改变支架组件200的形态，可以调整各个相机110的空间位置，使多个相机110能够切换至如图3或图4所示的球面状态；由于弹性件的弯曲形态是连续变化的，因此可以实现各相机110之间空间位置的连续调整，布局形态可以是平面状态、环形状态和球面状态，可以在上述布局形态之间进行变换，兼容平面、环形和球面状态的观测视角特点，以及可以在上述四种观测视角之间自由切换和快速部署，以达到适应不同场景观测功能的拍摄需求，相对于固定式阵列相机装置，本发明实施例的形态可变式阵列相机装置使用灵活性更高，具备多功能适应性、安装操作便捷等优点，应用场景更广。

以图4所示示例进行具体说明，应用于成像数据采集系统，多个相机110呈球面状态分布，且相机110安装朝向内侧拍摄，例如将物体放置在球形结构的内侧，通过相机110进行图像采集，将采集的图像信息结合图像处理算法进行计算，从而得到成像数据，可为不同场景下增大景深、提高分辨率、提高帧率、光谱成像、全景观测、深度估计、三维重建等功能的应用提供灵活观测视角。

需要说明的是，拍摄组件100还包括有信号线120，每个相机110通过信号线120将采集的图像等信息对外传输，信号线120为与相机110图像数据采集配套的数据线，由选用的相机110确定。信号线120沿弹性件进行灵活布置，不会影响相机110的布局形态。

参照图1至图4所示，本发明实施例的弹性件为弹性钢带211，大致呈扁平的带状，具有一定的弹性，可以弯曲变形且支撑强度高，能够使相机110固定更牢固稳定。

参照图5所示，图5中示出了平面状态下弹性钢带211与底座220的连接结构，可以理解的是，由于弹性钢带211与底座220转动连接，当弹性钢带211与安装座230分离后，将底座220与多个弹性钢带211展开平铺在尺寸合适的平台上，此时形成平面状态。

参照图6所示，图6中示出了环形状态下弹性钢带211与底座220的连接结构，可以理解的是，将多个弹性钢带211沿底座220的轴线立起来后，并将弹性钢带211的另一端与安装座230连接，使弹性钢带211环绕排列在安装座230与底座220之间，此时形成环形状态。

参照图7所示，图7中示出了球面状态下弹性钢带211与底座220的连接结构，可以理解的是，在环形状态的基础上，将安装座230沿其轴线向下移动，弹性钢带211开始逐渐弯曲，直至弹性钢带211排列呈球面状态。

可以理解的是，为实现本发明实施例中的布局形态调整，要求弹性钢带211能多次从平直到弯曲到平直进行形态变化，当然，此处仅为示例，弹性件不限于弹性钢带211，弹性件的材质要求满足具备良好的回弹性能，而且考虑到对布局相机110的承载能力，同时要求弹性件具备一定的强度；此外，形状也不限带状，也可以是杆体或其他形状，具体可根据实际应用要求进行选择。

参照图8所示，每个弹性钢带211的两端分别设置第一连接座212和第二连接座213，第一连接座212和第二连接座213均与弹性钢带211转动连接，弹性钢带211通过第一连接座212与底座220连接，并通过第二连接座213与安装座230可拆卸连接，从而使弹性钢带211的一端能够绕第一连接座212转动，另一端能够绕绕第二连接座213转动，这样便于支架组件200由环形状态切换至球面状态；在弹性钢带211与安装座230分离的情况下，可以使弹性钢带211与底座220能够快速切换至平面状态。需要拆卸分离弹性钢带211与安装座230时，可以将连接第二连接座213与安装座230的紧固件卸下，该紧固件可以是螺钉、销钉等部件。

可以理解的是，在一些实施例中，第一连接座212设有可转动的第一转接头2121，第二连接座213设有可转动的第二转接头2131，弹性钢带211的一端通过紧固件与第一转接头2121连接，另一端通过紧固件与第二转接头2131连接，需要拆卸分离弹性钢带211与安装座230时，可将连接弹性钢带211与第二转接头2131的紧固件卸下，采用的紧固件可以是螺钉、销钉等部件，方便拆卸安装。

以图8所示示例进行说明，弹性钢带211的两端分别通过螺钉与第一转接头2121和第二转接头2131连接，其中，第一连接座212和第二连接座213分别设有连接耳，第一转接头2121通过螺纹销214与第一连接座212的连接耳转动连接，第二转接头2131通过螺纹销214与第二连接座213的连接耳转动连接。

当然，此处仅为示例，在一些实施例中，弹性钢带211与第一转接头2121和第二转接头2131也可以采用一体成型结构，也即是，弹性钢带211的两端可直接与第一连接座212和第二连接座213转动连接。

参照图9所示，底座220大致呈圆形，底座220的上端面设有沿周向分布的多个第一安装槽221，第一连接座212与第一安装槽221一一对应连接。实施例中，第一安装槽221具有6个，每个第一安装槽221的形状与第一连接座212的形状匹配，每个第一安装槽221内设有第一安装孔2211，第一连接座212上设置有第一连接孔，安装时第一连接座212放置在第一安装槽221内，然后利用螺钉穿过第一连接孔与第一安装孔2211相连，从而实现第一连接座212与底座220的固定连接。

可以理解的是，通过第一安装槽221对第一连接座212起到限位作用，便于快速装配第一连接座212，同时也有利于提高结构牢固性。

需要说明的是，实施例中第一安装孔2211与第一连接孔的数量均设有多个，例如第一安装孔2211和第一连接孔的数量可以分别设置三个或四个，结构更牢固可靠，具体可根据实际应用要求进行选择。此外，第一连接座212与第一安装槽221之间不限于螺钉连接，也可以采用铆钉连接、扣接等方式进行固定。

参照图9所示，在一些实施例中，底座220的中心位置设置有过线孔222，所有相机110的信号线120沿弹性钢带211延伸至底座220，并穿过过线孔222进行走线，起到约束信号线120的作用，走线更整齐、合理，安装更方便。

需要说明的是，底座220上还开设有多个第三安装孔223，多个第三安装孔223沿底座220的周向分布，通过第三安装孔223可以便于安装整个阵列相机装置，例如，通过螺钉穿过第三安装孔223与安装平台固定连接，使整个支架组件200能够固定在安装平台上，结构牢固可靠，第三安装孔223的数量可根据实际安装要求进行选择。

参照图10所示，安装座230大致呈圆形，安装座230的下端面设有沿周向分布的多个第二安装槽231，第二连接座213与第二安装槽231一一对应连接。由于弹性钢带211的两端分别与底座220和安装座230连接，第二安装槽231的数量与第一安装槽221的数量一致。其中，每个第二安装槽231内设有多个第二安装孔2311，每个第二连接座213上设有与第二安装孔2311对应的第二连接孔，通过螺钉连接第二连接孔与第二安装孔2311，使第二连接座213能够与第二安装槽231固定连接，具体的连接方式可参见上述实施例中第一连接座212与第一安装槽221的结构。可以理解的是，第二安装槽231对第二连接座213起到限位作用，便于快速装配第二连接座213，并能够提高结构牢固性。

当然，此处仅为实例，底座220和安装座230的形状不限于圆形，也可以是方形或其他多边形形状。

参照图2至图4所示，为了避免支架组件200在弯曲变形过程中发生沿垂直于底座220和安装座230轴线方向的扭转，支架组件200对称布置了两个导向结构300，每个导向结构300包括第一连杆320、第二连杆330和伸缩杆310，其中，第一连杆320与底座220固定连接，第二连杆330与安装座230固定连接，第一连杆320和第二连杆330分别沿水平方向平行设置，伸缩杆310的两端分别与第一连杆320和第二连杆330连接，伸缩杆310可以伸缩调整高度，起到导向和支撑作用。

具体来说，第一连杆320的一端与底座220固定连接，另一端与伸缩杆310的下端固定连接；第二连杆330的一端与安装座230固定连接，另一端与伸缩杆310的上端固定连接，伸缩杆310与弹性钢带211隔开一定的距离，两个导向结构300对称分布在底座220和安装座230的两侧。可以理解的是，在弹性钢带211弯曲变形时，两侧的伸缩杆310会收缩，通过导向结构300的支撑和导向，能够保证底座220和安装座230在同一轴线上，同时又能实现支架组件200沿底座220和安装座230轴线方向做直线的定向移动，确保支架组件200由环形状态切换至球面状态。

参照图6所示，支架组件200处于环形状态下，两个导向结构300上的伸缩杆310均处于伸长状态，使多个弹性钢带211能够保持直立状态，从而环绕成环形，使用时底座220固定在安装平台上，通过导向结构300可以确保底座220和安装座230共轴线，结构更稳定。

参照图7所示，支架组件200处于球面状态下，多个弹性钢带211同时弯曲变形并围成球面形状，两个导向结构300上的伸缩杆310均处于收缩状态，通过导向结构300可以使弹性钢带211保持在球面状态，同时也确保底座220和安装座230共轴线。

可理解到，伸缩杆310可具有锁止功能，在弹性钢带211弯曲达到一定弧度后，通过伸缩杆310可以进行锁紧，使支架组件200保持当前形态。需要说明的是，弹性钢带211弯曲状态下与伸缩杆310隔开一定的间距，避免产生干涉，例如，伸缩杆310可以分布在任意两个弹性钢带211之间。

参照图11所示，具体来说，伸缩杆310包括导向套311和导向杆312，导向套311滑动套设于导向杆312，使导向套311与导向杆312能够相对移动，实现伸缩的功能；其中，导向套311的下端与第一连杆320固定连接，导向杆312的上端与第二连杆330固定连接，从而连接组成导向结构300。

需要说明的是，导向结构300还包括第一固定座321和第二固定座331，导向套311的下端通过第一固定座321与第一连杆320连接，导向杆312的上端通过第二固定座331与第二连杆330连接，第一固定座321和第二固定座331大致呈筒状，并具有法兰结构，便于装配。

以导向套311与第一连杆320的连接方式为示例进行说明，第一固定座321的上端为套筒，下端设有法兰结构，通过螺钉将法兰结构与第一连杆320固定连接，第一固定座321的上端套设在导向套311的外周，并通过螺钉进行固定，从而实现导向套311与第一连杆320的固定连接，结构稳定可靠。

参照图9和图10所示，需要说明的是，底座220上设有多个第四安装孔224，安装座230上设有多个第五安装孔232，第一连杆320通过螺钉与第四安装孔224固定连接，第二连杆330通过螺钉与第五安装孔232固定连接，其中，第一连杆320位于底座220的底部，第二连杆330位于安装座230的顶部，这样能够避免第一连杆320与第一连接座212产生干涉，以及避免第二连杆330与第二连接座213产生干涉。

参照图11所示，导向套311上设有第一弹簧柱塞313和第一开孔，第一弹簧柱塞313的一端设置有球头并穿过第一开孔，通过第一弹簧柱塞313的球头能够与导向杆312的外周壁相抵接，第一弹簧柱塞313的另一端设有螺帽，便于对第一弹簧柱塞313进行调节。

可以理解的是，当第一弹簧柱塞313松开时，球头与导向杆312分离，导向杆312可以在导向套311内伸缩移动，以调整伸缩杆310的长度，同时安装座230可沿其轴线做直线运动，且弹性钢带211弯曲变形，支架组件200相应改变形态；当第一弹簧柱塞313锁紧时，导向套311和导向杆312相对位置固定，支架组件200保持现有形态。

需要说明的是，导向杆312的外周壁设有刻度值，通过刻度值可以便于观察伸缩杆310的收缩行程，用于辅助环形状态与球面状态的快速调整。例如，可以每隔5厘米设置一个刻度，刻度值的具体形式可根据实际应用要求进行选择。

此处仅为示例，第一弹簧柱塞313的数量不限于一个，也可以设置有两个或更多个，这样锁紧导向杆312的结构更牢固，避免导向杆312滑落。此外，导向结构300的数量不限于两个，也可以设置有三个或更多导向结构300，多个导向结构300沿底座220的周向间隔分布，使支撑强度更高，结构更可靠。

参照图12所示，在一些实施例中，每个相机110的背部设有转接座111和固定板112，转接座111与相机110的壳体固定连接，转接座111大致呈U形状，固定板112连接在转接座111远离相机110的一端，使转接座111与固定板112配合限定出卡槽，弹性钢带211能够穿过卡槽，固定板112可以夹紧弹性钢带211，达到固定相机110的目的。

具体的，固定板112的两端设置有连接块113，连接块113上开设有螺孔，通过螺钉穿过连接块113上的螺孔与转接座111连接，使固定板112固定在转接座111上，同时固定板112可以压紧弹性钢带211，安装简便。其中，转接座111可通过螺钉固定连接在壳体的背部，也可以将壳体与转接座111一体成型。

可以理解的是，由于弹性钢带211呈扁平状，通过改变相机110的安装方位，满足在球面状态下，相机110可以调整朝向外侧或内侧的拍摄视角，安装灵活方便。

参照图12所示，在一些实施例中，固定板112上设有第二弹簧柱塞114和第二开孔，第二弹簧柱塞114的一端设置有球头并穿过第二开孔，第二弹簧柱塞114的球头能够与弹性钢带211抵接，第二弹簧柱塞114的另一端设有螺帽，松开第二弹簧柱塞114时，第二弹簧柱塞114的球头与弹性钢带211分离，相机110可以沿弹性钢带211滑动，此时可以移动调节相机110的位置；锁紧第二弹簧柱塞114时，第二弹簧柱塞114的球头与弹性钢带211相抵接，相机110与弹性钢带211相对固定，从而可以固定相机110，实现相机110的灵活装配。

本发明实施例的阵列相机装置，兼容了平面状态、环形状态和球面状态的布局形态特点，可以通过对结构形态和相机110位置布局的灵活调整，快速地为不同功能提供观测视角，以适应不同的场景，有助于提高阵列相机装置的使用效率和效益。

可以理解的是，通过支架组件200的调整，可以实现平面状态、环形状态与球面状态之间的快速切换，下面对具体的切换方法进行说明。

参照图5所示，将底座220与N组弹性钢带211展开平铺在尺寸合适的安装平台上，通过螺钉穿过底座220上的第三安装孔223与安装平台固定连接，此时即构成平面状态。

参照图6所示，将N组弹性钢带211沿底座220的轴线竖立起来后，并将弹性钢带211的另一端通过螺钉与第二连接座213连接，第二连接座213安装于安装座230上；同时将两个导向结构300中的第一连杆320与底座220通过螺钉固定连接，且第二连杆330与安装座230通过螺钉固定连接；并将上述组成的支架组件200放置在尺寸合适的安装平台上，此时即完成支架组件200由平面状态到环形状态切换的部署。

需要说明的是，结合图10所示，安装座230上设有辅助施力定位孔233，用于外部施力夹具的定位和安装，外部施力夹具配合两个导向结构300，用于实现安装座230沿其轴线做直线的定向移动。当安装座230沿其轴线向上移动，直至达到导向杆312标记的环形状态刻度值，N组弹性钢带211达到平直状态，此时拧紧第一弹簧柱塞313，进而固定导向杆312的位置，此时即构成支架组件200的环形状态切换。

参照图7所示，在支架组件200环形状态的基础上，松开第一弹簧柱塞313，将安装座230沿其轴线向下移动，N组弹性钢带211开始逐渐弯曲，直至达到导向杆312标记的球面状态刻度值，N组弹性钢带211的弯曲中心点重合，且该中心点通过安装座230的轴线，此时拧紧第一弹簧柱塞313，进而固定导向杆312的位置，此时即构成支架组件200的球面状态切换。

可以理解的是，在支架组件200处于环形状态或球面状态时，拆除N组弹性钢带211中第二连接座213和安装座230的螺钉，并将N组弹性钢带211展开平铺在安装平台上，即可快速恢复为支架组件200的平面状态。

通过上述平面状态、环形状态与球面状态之间的切换过程可以看出，三种状态的切换通过对安装座230、弹性组件210和导向结构300进行简单地拆卸、组装、调节便可实现，操作简便。

需要平面状态观测视角时，将支架组件200切换至平面状态，然后将N×M个相机110分布在N组弹性钢带211上，每组弹性钢带211沿长度方向分布M个相机110，并根据具体观测需求调整相机110之间距离，即构成阵列相机装置的平面状态观测视角，从而为扩大视场、增大景深、提高分辨率、提高帧率、光谱成像等功能提供观测条件。

其中，增大景深的观测方法：将N×M个相机110配备相同焦距的镜头，将相机110对焦到同一观测区域的不同深度处，同步触发N*M个相机110采集获得N×M张图像，后期通过图像景深合成算法，可以达到增大观测景深的效果。

提高分辨率的观测方法：将N×M个相机110配备相同焦距的镜头，并对准同一观测区域，同步触发N×M个相机110采集获得N×M张图像，后期通过图像超分辨算法，可以达到超分辨观测的效果。

提高帧率的观测方法：将N×M个相机110配备相同焦距的镜头，并对准同一观测区域，在△T时间内(△T＝1/fs，fs为单个相机110帧率)等时间间隔依次触发N×M个相机110采集获得N×M张图像，后期通过图像配准与时间排序后，相对于单个相机110帧率，理论上可实现N×M倍帧率提升的效果。

光谱成像的观测方法：将N×M个相机110配备相同焦距的镜头，每个镜头上加上窄带滤波片，并对准同一观测区域，同步触发N×M个相机110采集获得N×M张不同谱段的图像，后期对N×M张图像进行图像配准后，可以达到获得光谱成像的效果。

需要环形状态观测视角时，即将支架组件200切换至环形状态，然后将N×M个相机110分布在N组弹性钢带211上，每组弹性钢带211沿长度方向分布M个相机110，并根据具体观测需求调整相机110之间距离，即构成阵列相机装置的环形状态观测视角，从而为360度环视观测、360度环视深度估计等功能提供观测条件。

其中，360度环视的观测方法：将相机110环绕轴向360度均匀分布的N个相机110配备相同焦距的镜头，每个相机110之间存在视场交叉，同步触发N个相机110采集获得N张图像，后期通过图像拼接算法，可以实现360度全景观测的效果，便可为实现环绕轴线360度环视观测提供观测条件。

360度环视深度估计的观测方法：将环绕轴向360度均匀分布的2*N个相机110配备相同焦距的镜头(相机110之间存在视场交叉)，将弹性钢带211上的M任意2个相机110进行双目配对，并根据具体观测需求调整2个相机110之间的基线距离，同步触发2*N个相机110采集获得2*N张图像，后期通过双目估计与图像拼接算法，便可为360度双目深度估计提供观测条件的效果。

需要球面状态朝外观测视角时，即将支架组件200切换至球面状态，将N×M个相机110分布在N组弹性钢带211上，每组弹性钢带211沿弹性钢带211的上半部分弧长分布M个相机110，根据具体观测需求调整相机110之间距离，并将N×M个相机110视角朝球面外布置，即构成球面状态朝外观测视角，便可以为全景空间观测功能提供观测条件。

球形全景的观测方法：将分布于半球上的N×M个相机110配备相同焦距的镜头，每个相机110之间存在视场交叉，同步触发N×M个相机110采集获得N×M张图像，后期通过图像拼接算法，可以实现球形全景观测的效果。

需要球面状态朝内观测视角时，即将支架组件200切换至球面状态，将N×M个相机110分布在N组弹性钢带211上，每组弹性钢带211沿弹性钢带211的弧长分布M个相机110，根据具体观测需求调整相机110之间距离，并将N×M个相机110视角朝球心布置，即构成球面状态朝内观测视角，便可为置于装置内物体的三维重建等功能提供观测条件。

三维重建的观测方法：将分布于求面上的N×M个相机110配备相同焦距的镜头，相邻相机110之间存在视场交叉，同步触发N×M个相机110采集获得N×M张图像，N×M张图像含有对物体全角度观测的信息，后期通过三维重建算法，可以实现物体三维重建的效果。

本发明实施例还提出一种成像数据采集系统，包括上述实施例的形态可变式阵列相机装置。

本发明提出的成像数据采集系统，由于采用阵列相机装置进行数据采集，阵列相机装置通过底座220、安装座230与多个弹性件配合组成支架组件200，多个弹性件沿底座220的周向间隔排列，弹性件呈条状，将弹性件的一端与底座220转动连接，另一端与安装座230转动连接，且每个弹性件上连接有至少一个相机110，多个相机110环绕排列在底座220与安装座230之间，由于弹性件可以弯曲变形，通过弯曲弹性件可以改变各个相机110的空间位置，使多个相机110能够呈环形、球形、平面形或其他形状排列，实现各相机110之间空间位置的连续调整和布局形态的变化，满足不同应用场景下的需求。

由于成像数据采集系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上参照附图说明了本发明实施例的优选实施例，并非因此局限本发明实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明实施例的权利范围之内。

Claims (12)

1.一种形态可变式阵列相机装置，其特征在于，包括：

拍摄组件，包括多个相机；

支架组件，包括底座、安装座和可弯曲的多个弹性件，多个所述弹性件沿所述底座的周向间隔排列，所述弹性件呈条状且其一端与所述底座转动连接，另一端与所述安装座转动连接，每个所述弹性件上连接有至少一个所述相机。

2.根据权利要求1所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，每个所述弹性件的两端分别转动连接有第一连接座和第二连接座，所述弹性件通过所述第一连接座与所述底座连接，并通过所述第二连接座与所述安装座可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，

当多个所述弹性件与所述安装座分离时，多个所述弹性件与所述底座展开并平铺设置，使所述支架组件形成平面状态；

当多个所述弹性件与所述安装座连接，且多个所述弹性件处于平直状态时，多个所述弹性件环绕排列，使所述支架组件形成环形状态；

当多个所述弹性件与所述安装座连接，且多个所述弹性件处于弯曲状态时，所述支架组件形成球面状态。

4.根据权利要求2所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，所述第一连接座设有可转动的第一转接头，所述第二连接座设有可转动的第二转接头，所述弹性件的两端分别通过紧固件与所述第一转接头和所述第二转接头连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的阵列相机装置，其特征在于，所述弹性件为弹性钢带。

6.根据权利要求2所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，所述底座的上端面设有沿周向分布的多个第一安装槽，所述安装座的下端面设有沿周向分布的多个第二安装槽，所述第一连接座与所述第一安装槽一一对应连接，所述第二连接座与所述第二安装槽一一对应连接。

7.根据权利要求1所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，所述支架组件还包括有导向结构，所述导向结构包括第一连杆、第二连杆和伸缩杆，所述第一连杆与所述底座固定连接，所述第二连杆与所述安装座固定连接，所述第一连杆和所述第二连杆分别沿水平方向平行设置，所述伸缩杆的两端分别与所述第一连杆和所述第二连杆连接。

8.根据权利要求7所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，所述伸缩杆包括导向套和导向杆，所述导向套滑动套设于所述导向杆，所述导向套与所述第一连杆固定连接，所述导向杆与所述第二连杆固定连接，所述导向套上穿设有第一弹簧柱塞，所述第一弹簧柱塞的球头能够与所述导向杆抵接。

9.根据权利要求7所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，所述导向结构设有至少两个，至少两个所述导向结构沿所述底座的周向间隔分布。

10.根据权利要求1所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，每个所述相机的背部设有转接座和固定板，所述固定板连接于所述转接座远离所述相机的一端，所述转接座与所述固定板配合限定出供所述弹性件穿过的卡槽。

11.根据权利要求10所述的形态可变式阵列相机装置，其特征在于，所述固定板上穿设有第二弹簧柱塞，所述第二弹簧柱塞的球头能够与所述弹性件抵接。

12.一种成像数据采集系统，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的阵列相机装置。