CN117579912A - 用于优化直线型目标成像的阵列摄像机 - Google Patents

用于优化直线型目标成像的阵列摄像机 Download PDF

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CN117579912A CN202311608629.XA CN202311608629A CN117579912A CN 117579912 A CN117579912 A CN 117579912A CN 202311608629 A CN202311608629 A CN 202311608629A CN 117579912 A CN117579912 A CN 117579912A
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Abstract

本发明涉及一种用于优化直线型目标成像的阵列摄像机。所述阵列摄像机包括多个局部相机和镜头支架，各局部相机安装于镜头支架；其中，各局部相机的局部中心轴线与阵列摄像机的全局中心轴线具有预设的水平夹角；局部相机包括镜头和图像传感器，镜头安装于镜头支架的外安装面，图像传感器以一定旋转角度安装于镜头支架的内安装面，各局部相机对应的旋转角度的大小，与水平夹角的大小正相关。本方案提供的阵列摄像机可用改善拍摄宽视野的直线型目标的弧形成像问题，优化直线型目标的成像质量。

Description

用于优化直线型目标成像的阵列摄像机
技术领域
本发明涉及摄像技术领域，特别是涉及一种用于优化直线型目标成像的阵列摄像机。
背景技术
视频监控因具有可靠性高、及时性强、便于查看等优点，已广泛应用于安防领域。当监控范围较大时，为实现大场景的超高清视频监控，出现了基于阵列摄像机的亿级像素计算成像系统，通过阵列摄像机包含的多个长焦窄视野的局部相机对监控场景拍摄多路局部高清视频，进而将各局部视频拼接融合，得到大视野或宽视野的可达亿像素级别的超高清融合视频，适用于对机场、公路、园区、运动赛场、边关、海面等较大场景进行视频拍摄和安全监控。
在某些监控场景中，主要拍摄对象为直线型目标(如机场跑道)。由于镜头畸变等因素的影响，采用现有的阵列摄像机拍摄该场景的视频图像时，容易出现直线型拍摄目标的成像画面呈现一定弯曲弧度的情况，与该拍摄对象的实际形态不匹配，不利于用户基于拍摄画面进行安全监控等用途，因而用于拍摄宽视野的直线型目标的成像质量较差。
发明内容
基于此，有必要针对拍摄较宽视野的直线型拍摄目标存在成像质量较差的问题，提供一种阵列摄像机，可以改善拍摄宽视野的直线型目标的弧形成像问题，优化直线型目标成像质量。
一种阵列摄像机，其特征在于，所述阵列摄像机包括多个局部相机和镜头支架，各所述局部相机安装于所述镜头支架；其中，各所述局部相机的局部中心轴线与所述阵列摄像机的全局中心轴线具有预设的水平夹角β；
所述局部相机包括镜头和图像传感器，所述镜头安装于所述镜头支架的外安装面，所述图像传感器以旋转角度θ安装于所述镜头支架的内安装面，各所述局部相机对应的所述旋转角度θ的大小，与所述水平夹角β的大小正相关。
局部相机i的垂直视场角，θj为局部相机j的旋转角度，局部相机j的水平夹角βj大于局部相机i的水平夹角βi。
在其中一个实施例中，所述镜头支架呈弧形结构，所述镜头支架开设有与所述局部相机一一对应的镜头孔，所述镜头通过所述镜头孔固定于所述镜头支架；
各所述镜头孔的轴线与所述弧形结构的平分线在水平方向的夹角，和该镜头孔对应的所述局部相机的所述水平夹角β大小相同。
在其中一个实施例中，围绕每个所述镜头孔的所述内安装面上开设有至少两个安装孔，所述图像传感器通过与所述安装孔匹配的安装柱，以所述旋转角度θ固定于所述镜头支架的内安装面。
在其中一个实施例中，对于拍摄视场中心位于所述全局中心轴线左侧的局部相机，该局部相机的所述旋转角度θ的方向为围绕该局部相机的局部中心轴线逆时针旋转；对于拍摄视场中心位于所述全局中心轴线右侧的局部相机，该局部相机的所述旋转角度θ的方向为围绕该局部相机的局部中心轴线顺时针旋转。
在其中一个实施例中，各所述局部相机具有预设的下倾角度，所述下倾角度的大小与所述旋转角度θ的大小正相关。
在其中一个实施例中，各所述局部相机呈两行排布，其中，拍摄视场中心位于所述全局中心轴线同侧的各所述局部相机中，相邻的两个所述局部相机在所述镜头支架上的安装高度不同。
在其中一个实施例中，所述阵列摄像机还包括一个全景相机，所述全景相机安装于所述镜头支架的水平中心位置。
在其中一个实施例中，所述镜头支架包括两个局部镜头支架和一个全景镜头支架，两个所述局部镜头支架对称设置于所述全景镜头支架的左右两侧。
在其中一个实施例中，所述阵列摄像机还包括图像处理单元、底板和外罩；
所述图像处理单元与所述图像传感器电连接；所述镜头支架的底面固定于所述底板的安装面；所述外罩开设有与各所述镜头一一对应的视窗口；
所述外罩与所述底板连接，形成容纳腔，用于容纳所述局部相机、所述镜头支架和所述图像处理单元。
上述阵列摄像机中，通过将各局部相机的图像传感器以一定旋转角度安装于镜头支架，其中，局部相机的中心轴线与阵列摄像机的全局中心轴线的水平夹角越大，旋转角度越大。由此，在目标场景的主要拍摄对象为较宽视野的直线型目标时，各局部相机拍摄到的部分直线型目标的画面将在本局部图像中以弧形成像的相反方向旋转一定角度，基于该阵列摄像机拍摄的各局部图像进行拼接融合，得到的融合图像中该直线型目标的成像画面将呈现水平直线趋势，更符合主要拍摄目标的实际形态，因而拍摄画面的成像质量较高。并且，本方案通过优化阵列摄像机的结构即可实现成像质量的提高，相比采用复杂的畸变校正算法，本方案的成本较低、效率较高，能满足宽视野超高清视频拍摄的高效和实时性要求。
附图说明
图1a为一个示例中亿级像素计算成像系统的示意图；
图1b为一个示例中直线型目标的成像示意图；
图2a至图2e为一个实施例中阵列摄像机的结构示意图；其中，图2c为一个实施例中去除外罩的阵列摄像机的俯视图，图2d为从图2c的右后侧视角下，镜头支架和局部相机的装配图，图2e为从图2c的右后侧视角下的镜头支架的示意图；
图3a至图3h为一个示例中阵列摄像机的视野模型示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
首先，在具体介绍本申请实施例的技术方案之前，先对本申请实施例基于的技术背景或者技术演进脉络进行介绍。为实现大场景、宽视野的超高清视频监控，出现了基于阵列摄像机的亿级像素计算成像系统。如图1a示出了一个亿级像素计算成像系统示例。其中，阵列摄像机200和显示终端100分别通过网络与服务器300进行通信。显示终端100可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、智能显示器、物联网设备、便携式可穿戴设备等具有显示单元的电子设备，服务器300可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
阵列摄像机200通常包括多个拍摄角度不同的局部相机，分别拍摄目标场景的局部高清视频(如分辨率4K)，各局部相机拍摄的局部视频图像可以呈多行多列(如M行N列)排布，如1行10列、3行6列等，相邻局部视频图像通常存在重叠区域，即对应的局部相机的拍摄视野或拍摄视场通常存在重叠区域，从而基于重叠区域将每行每列的局部视频图像进行拼接融合，可以得到大视场的超高分辨率的融合视频(可达亿级、十亿级像素)，用于在显示终端进行展示或播放。
在某些监控场景中，主要拍摄目标为较宽视野的直线型目标(如机场跑道)，为了对该直线型拍摄目标进行高清视频监控，通常需设置阵列摄像机的安装位置，使得阵列摄像机可以拍摄到画面完整、且横向分布的该直线型目标的拍摄画面。然而，由于镜头畸变等因素的影响，采用现有的阵列摄像机设备拍摄该场景的图像时，容易出现该直线型拍摄目标的成像画面呈现一定弯曲弧度的情况，如图1b所示，其中的机场跑道呈现向下弯曲的弧形，与其实际形态(直线型)不符，不利于用户基于拍摄画面进行安全监控。
相关技术中，可以通过校正算法对图像进行校正处理，以减弱镜头畸变的影响，然而对于大视野的超高清视频图像进行校正处理的算法难度大、计算效率低，难以满足融合视频的实时性需求。
基于该背景，申请人通过长期的研发以及实验验证，提出本申请的阵列摄像机，通过对阵列摄像机进行结构改进，使用该结构改进的阵列摄像机拍摄包含直线型目标的目标场景的多路局部视频，用于拼接融合得到的融合视频中，该直线型拍摄目标的成像画面更符合其实际形态和用户的视觉习惯，因而可以提高融合视频的成像质量，更利于用户进行视频监控。另外，需要说明的是，本申请技术问题的发现以及下述实施例介绍的技术方案，申请人均付出了大量的创造性劳动。
在一个实施例中，如图2a至2e所示，提供了一种阵列摄像机200，包括多个局部相机201和镜头支架202。各局部相机201安装于镜头支架202，使得各局部相机201具有不同的拍摄视野或拍摄视场，且各局部相机201的局部中心轴线与阵列摄像机的全局中心轴线L具有预设的水平夹角β，如图中局部相机201A的中心轴线A与全局中心轴线L在水平方向的夹角βA(中心轴线的水平投影线的夹角)。其中，各局部相机的拍摄视场的中心即位于其局部中心轴线上。
阵列摄像机的全局中心轴线L是指所有局部相机所覆盖的全视野的中心轴线(至少在水平方向的中心轴线)，可以通过水平拍摄视野在最边界的两个局部相机的中心轴线计算得到，如图2c中局部相机201M和201N为水平拍摄视野在最边界的两个局部相机，可以将该两个局部相机的中心轴线的相交点与该两个局部相机的镜头中心连线的垂直线，作为阵列摄像机200的全局中心轴线L。由此，阵列摄像机的整体拍摄视场(视野)在水平方向的中心点即位于全局中心轴线L上。在拍摄直线型目标对象时，为了便于监控，通常是将架设在高点的阵列摄像机的全局中心轴线L对准直线型目标的侧面，二者呈近似垂直关系，由此可以使得直线型目标在融合图像中横向成像，且画面完整、清晰。
本示例中，各局部相机的拍摄视野不同，各拍摄视野呈一行排布(即拍摄视场中心的高度相同或接近)，因而可以基于各局部相机拍摄的局部画面拼接融合得到较宽视野的画面。在其它示例中，各局部相机的拍摄视野可以呈多行多列排布，可以根据需要对全部局部相机或部分行的局部相机采用本方案进行结构改进。水平夹角β与局部相机的水平拍摄视野有关，拍摄视野位于同一行的各局部相机中，拍摄视野中心在全局中心轴线L同一侧(如左侧或右侧)的各局部相机的水平夹角β均不相同，由此该行的各局部相机具有不同的水平拍摄视野。通常，任意两个水平拍摄视野相邻的局部相机的局部中心轴线在水平方向的夹角(即镜头夹角，可记为δ)均相同，因而位于同一侧的相邻局部相机的水平夹角β等差(差值为镜头夹角δ)。如图2c中，局部相机201A为全局中心轴线L一侧的第i(该示例中i＝1)个相机，局部相机201M为同侧的第j(该示例中j＝5)个相机，局部相机201M的水平夹角βM(或表示为βj)满足βj＝βi+(j-i)δ。可选的，各局部相机的垂直视场角αv和/或水平视场角αH的大小均相同。可选的，对于水平夹角β大于0度且小于或等于180度(0°<β≤180°)的局部相机，其旋转角度θ的大小，与水平夹角β的大小正相关(θ≠0°)，对于水平夹角β等于0度或大于180度(β＝0°，或β>180°)的局部相机，其旋转角度θ可以为0度(θ＝0°)。可选的，该阵列摄像机的所有局部相机的水平夹角β均不大于180度。
局部相机201包括镜头2011和图像传感器2012，镜头2011安装于镜头支架202的外安装面，图像传感器2012以一定旋转角度θ安装于镜头支架的内安装面，其中，各局部相机对应的旋转角度θ的大小，与其水平夹角β的大小正相关。旋转角度指图像传感器围绕局部中心轴线旋转的角度。如图2c的示例中，各局部相机对称设置于全局中心轴线L两侧，局部相机201A和局部相机201B为最靠近中心的两个局部相机，其对应的水平夹角β最小，因此旋转角度θ最小，局部相机201M和局部相机201N为最远离中心的两个局部相机，其对应的水平夹角β最大，因此旋转角度θ最大。当旋转角度θ为0度时(现有相机的图像传感器均未旋转)，图像传感器的矩形感光区域的边沿在中心轴线的垂直平面上的投影，与水平线之间的夹角为0度或90度(上下沿对应0度，左右沿对应90度)。如图2d所示，若镜头支架上每个局部相机对应的内安装面为平面，即该安装面与局部相机的中心轴线垂直，图像传感器贴合安装于内安装面，当旋转角度θ为0度时，图像传感器的矩形感光区域的上下沿与该内安装面上的水平线(水平面与该安装面的相交线)平行，需旋转一定角度时，将图像传感器贴合内安装面绕中心轴线旋即可。通常图像传感器为矩形结构(矩形PCB板)，且四条边与其矩形感光区域的四条边平行，因而图像传感器的旋转角度θ可以根据图像传感器的边沿与内安装面上的水平线的夹角确定。
在一些实施例中，各局部相机201对应的旋转角度θ可以基于该局部相机对应的水平夹角β和该局部相机的垂直视场角αv(V FOV)确定，原理和推导过程详见后文。在一个示例中，局部相机i的旋转角度θi满足其中，λi为局部相机i的权重因子，αVi为局部相机i的垂直视场角，θj和λj为局部相机j的旋转角度和权重因子，对于水平夹角大于局部相机i的局部相机j(βj>βi)，其旋转角度θj将大于局部相机i的旋转角度θi(θj>θi)，即各局部相机的旋转角度θ与水平夹角β正相关。其中，权重因子λ为大于或等于0且小于1的数值(0≤λ<1)，可以根据经验设置，使得各旋转角度θ可在/>以内的一定角度范围内调整。由于水平夹角β越大，旋转角度θ越大，相应的允许调整的范围也越大，故各局部相机的权重因子λ可以相同，也可以不同，满足/>即可。可选的，λj>λi(βj>βi)，即各局部相机的权重因子λ与水平夹角β正相关。
在实施中，可以根据各局部相机的水平夹角β、垂直视场角αv和权重因子λ确定出其对应的旋转角度θ，从而在安装各局部相机时，将各局部相机的图像传感器以对应的旋转角度θ进行安装，使得该阵列摄像机用于拍摄直线型目标时，可以改善直线型目标的成像质量。
在一些实施例中，如图2c至2e所示，镜头支架202呈弧形结构，且开设有与局部相机一一对应的镜头孔2021，镜头孔可以是螺纹孔(C口螺纹)，与镜头的安装侧的外螺纹匹配，从而可以将镜头旋接于镜头支架的镜头孔。由此，镜头孔的轴线与该局部相机的中心轴线重合，各镜头孔的轴线与弧形结构的平分线E(与全局中心轴线L重合)在水平方向的夹角，和该镜头孔对应的局部相机的水平夹角β的大小相同。其中，镜头支架202可以是整体一片式结构，即可以一体成型制成，也可以是分体结构，即由多个子支架组成，本申请对此不作限定。本示例中的弧形镜头支架202的外安装面(镜头安装面)为外弧面，位于镜头支架左半部(以相机后视图的左侧为例)的局部相机的拍摄视场中心，也位于全局中心轴线L左侧。可以理解的，在其它一些示例中，弧形镜头支架的外安装面(镜头安装面)可以为内弧面，内安装面(图像传感器安装面)可以为外弧面，由此，左侧的局部相机的局部中心轴线将向拍摄视野方向延伸至全局中心轴线L的右侧，即位于镜头支架左半部(以相机后视图的左侧为例)的局部相机的拍摄视场中心，将位于全局中心轴线L的右侧，位于镜头支架右半部的局部相机的拍摄视场中心，将位于全局中心轴线L的左侧。
在一些实施例中，如图2e所示，镜头支架上围绕每个镜头孔2021的内安装面上开设有至少两个安装孔2022(如螺纹孔)，图像传感器的PCB板上也设置有对应的安装结构，从而可以通过与安装孔匹配的安装柱(如螺钉或螺柱)，以预设的旋转角度固定于镜头支架的内安装面，使得图像传感器的矩形感光区域与镜头对应，以便进行光信号感知。
在实施中，安装孔2022可以与矩形图像传感器2012的四个角点中的至少两个对应，例如，若安装孔为四个，则四个安装孔组成的矩形的四条边，与矩形图像传感器以及矩形感光区域的四条边分别平行。若安装孔为三个，则该三个安装孔的组成的直角三角形中的两条直角边，与图像传感器的矩形感光区域的边沿平行或垂直。若安装孔为两个，则该两个安装孔的中心点连线与图像传感器的矩形感光区域的边沿平行或垂直，或与图像传感器的一条对角线重合。由此，可以通过控制安装孔的位置，使得将图像传感器与安装孔对应安装后，即可实现各图像传感器具有对应的旋转角度，降低安装难度、减少安装误差，且仅需改造镜头支架即可，不需对图像传感器进行改造，即可以使用现有阵列摄像机的局部相机实现结构优化，成本可控。
在一些实施例中，如图2d所示，对于拍摄视场中心位于全局中心轴线L左侧(阵列摄像机的后视图的左侧，从后往前看)的局部相机，该局部相机的旋转角度的方向为围绕该局部相机的局部中心轴线逆时针旋转(安装人员正对图像传感器时的逆时针方向)；对于拍摄视场中心位于全局中心轴线右侧的局部相机，该局部相机的旋转角度的方向为围绕该局部相机的局部中心轴线顺时针旋转。该实施例可以适用于当直线型目标的成像在融合图像的上半部时，若不旋转，则成像画面将呈向下弯曲趋势，通过相应方向的旋转，使得直线型目标的成像拼接后呈水平直线趋势，提高成像质量。可以理解的，在其它一些示例中，若存在拍摄视场中心在全局中心轴线上的局部相机，即该局部相机设于镜头支架的水平中心位置，其局部中心轴线与全局中心轴线重合，则该局部相机的图像传感器可以不进行旋转，其旋转角度为0度。
在一些实施例中，对于拍摄视场中心位于全局中心轴线左侧(阵列摄像机的后视图的左侧，从后往前看)的局部相机，该局部相机的图像传感器的旋转角度的方向为围绕该局部相机的局部中心轴线顺时针旋转；对于拍摄视场中心位于全局中心轴线右侧的局部相机，该局部相机的旋转角度的方向为围绕该局部相机的局部中心轴线逆时针旋转。该实施例可以适用于当直线型目标的成像在融合图像的下半部时，若不旋转，则成像画面将呈向上弯曲趋势，通过相应方向的旋转，使得直线型目标的成像拼接后呈水平直线趋势，提高成像质量。
在一些实施例中，各局部相机201具有预设的下倾角度η，即中心轴线相对水平面垂直向下旋转一定角度。当下倾角度η为0度时，局部相机201A的中心轴线A与水平面的夹角为0度(与水平面平行)。下倾角度η的大小与旋转角度θ的大小正相关。相应的，镜头支架的内安装面和外安装面可以与水平面呈一定夹角，该夹角与下倾角度η之和为90度。由于局部镜头的图像传感器旋转一定角度θ后，其拍摄的直线型目标对象将在局部图像中的成像位置，相对未旋转时的位置向下偏移，因此为了使直线型目标对象在融合画面中的位置更优，以及为了保障融合画面的成像尺寸，可通过向下倾斜各局部相机，使得拍摄目标在成像画面中向上移动，达到其更合适的成像位置。
在一个示例中，如图2a至2e所示，各局部相机201呈两行排布，其中，位于全局中心轴线L同侧的各局部相机中，相邻的两个局部相机在镜头支架上的安装高度不同，且各局部相机201的垂直视野高度相同或相近，也即，各局部相机用于拍摄一行多列的局部图像，用于拼接得到宽视野的融合图像。相关技术中，拍摄相近高度的垂直视野的局部相机通常设置为一行排布，然而阵列摄像机的整体水平拍摄视野较大时(如180度以上)，则各局部相机呈一行排布时，阵列摄像机的尺寸较大，如弧形镜头支架的直径将变大，使得安装面的尺寸增大，才能容纳较多的局部相机。而本方案通过两行排布设置，使得阵列摄像机的结构更紧凑。
该阵列摄像机200还可以包括一个全景相机203，全景相机安装于镜头支架的水平中心位置。全景相机203的视野范围大于各局部相机201的视野范围，用于辅助建立图像拼接模型和对融合图像进行颜色校正等。其中，镜头支架202可以包括两个局部镜头支架和一个全景镜头支架，两个局部镜头支架对称设置于全景镜头支架的左右两侧。由此，可以兼顾镜头支架的集成度(便于安装)、加工难度和灵活度(便于根据需求任意组合)。
阵列摄像机200还可以包括图像处理单元204、底板205和外罩206，图像处理单元与图像传感器电连接；镜头支架的底面固定于底板的安装面；外罩开设有与各镜头一一对应的视窗口；外罩与底板连接，形成容纳腔，用于容纳局部相机、镜头支架和图像处理单元。由此，可以通过底板和外罩保护内部结构。此外，阵列摄像机还可以包括通讯模块207和散热模块。
本实施例提供的阵列摄像机，通过将各局部相机的图像传感器以一定旋转角度安装于镜头支架，其中，局部相机的中心轴线与阵列摄像机的全局中心轴线的水平夹角越大，旋转角度越大。由此，在目标场景的主要拍摄对象为较宽视野的直线型目标时，各局部相机拍摄到的部分直线型目标的画面将在本局部图像中以弧形成像的相反方向旋转一定角度，基于该阵列摄像机拍摄的各局部图像进行拼接融合，得到的融合图像中该直线型目标的成像画面将呈现水平直线趋势，更符合主要拍摄目标的实际形态，因而拍摄画面的成像质量较高。并且，本方案通过优化阵列摄像机的结构即可实现成像质量的提高，相比采用复杂的畸变校正算法，本方案的成本较低、效率较高，能满足宽视野超高清视频拍摄的高效和实时性要求。
以下为本方案的原理说明和公式推导过程。以图3a-3b所示的阵列摄像机为例(分别为正视图和俯视图)，该阵列摄像机有1个全景相机(对应一个全景镜头)和10个局部相机(对应10个局部镜头)，10个局部镜头沿圆弧的镜头支架等角度排布(每两个相邻局部相机的中心轴线在水平方向的夹角相同)，并关于阵列摄像机的全局中心轴线左右对称，相邻两镜头轴线夹角为αL；每个局部镜头的水平视场角为αH，垂直视场角为αV；图像传感器感光靶面为矩形，其水平尺寸为W，垂直尺寸为L。如图定义坐标系，X轴与地面平行，Y轴垂直于地面，Z轴为阵列摄像机正视方向(与全局中心轴线L一致)。
按传感器靶面尺寸及镜头视场角，建立阵列摄像机中各局部相机的视野模型，见图3c，视野模型为一个四棱台，四棱的延长线交于O点，垂直于四棱台轴线O1O2(对应局部中心轴线，O2即对应拍摄视场中心)的截面均为矩形，传感器感光靶面为矩形A1B1C1D1，靶面正前方一定距离的视野截面为矩形A2B2C2D2，因为阵列摄像机镜头排布特点，所以每个视野的轴线与Z轴有1个夹角β。
将视野模型与局部相机装配，装配后的示意图见图3d至3e，在某图像传感器感光靶面中心沿Z轴即阵列摄像机正前方向距离S处垂直于地面做一个剖切面M-M，即直线型目标与阵列摄像机的距离为S，剖面图见图3f，因视野轴线与Z轴有夹角β(水平夹角)，所以每个视野的剖切面为梯形，并非矩形。视野剖面上沿、下沿与水平线(图3f中用虚线表示)形成一个夹角γ1、γ2、γ3……γn/2(n为局部镜头数量)，因此拍摄的直线型目标在图像传感器的成像旋转了一个γ角；明显可见，角γ的大小跟随视野轴线与Z轴夹角β递增，所以融合后的图像是一个拱形图像(弧形成像)。可以理解的，为便于展示各局部相机的视野区域，图3d至图3f中相邻的局部相机的视野没有示出重叠区域，实际应用时相邻的局部相机的视野通常具有一定重叠区域。
如上所述，如果将每个图像传感器绕轴线旋转相对应的γ的一半，目标图像即可相应旋转γ度，融合后的图像将不再是拱形图像(呈直线趋势)。
下面以一个视野为例计算γ角，见图3g和图3h所示，在△OF2H2中，F″2H2为靶面A1B1C1D1中心沿Z轴正前方S距离处垂直于地面的剖切面在△OF2H2上的投影，相关参数具有如下关系：
OO′＝OO′2cosβ (2)
F″2H2＝O′H2-O′F″2 (8)
A′2H″2＝F″2H2 (9)
其中，△OF″2A′2与△OF2A2相似，因此：
H2H″2＝F″2A′2 (14)
D2H″2＝D2H2-H2H″2 (15)
联合公式(1)至公式(16)，得到公式(17)
公式17的推导过程如下：
其中，旋转角度θ设为夹角γ的一半，且允许在该角度的一定范围内调整，即可实现直线型目标的成像优化。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种阵列摄像机，其特征在于，所述阵列摄像机包括多个局部相机和镜头支架，各所述局部相机安装于所述镜头支架；其中，各所述局部相机的局部中心轴线与所述阵列摄像机的全局中心轴线具有水平夹角β；
所述局部相机包括镜头和图像传感器，所述镜头安装于所述镜头支架的外安装面，所述图像传感器以旋转角度θ安装于所述镜头支架的内安装面，各所述局部相机对应的所述旋转角度θ的大小，与所述水平夹角β的大小正相关。
2.根据权利要求1所述的阵列摄像机，其特征在于，局部相机i的旋转角度θi满足且θj>θi，其中，λi为局部相机i的权重因子，αVi为局部相机i的垂直视场角，θj为局部相机j的旋转角度，局部相机j的水平夹角βj大于局部相机i的水平夹角βi。
3.根据权利要求1所述的阵列摄像机，其特征在于，所述镜头支架呈弧形结构，所述镜头支架开设有与所述局部相机一一对应的镜头孔，所述镜头通过所述镜头孔固定于所述镜头支架；
各所述镜头孔的轴线与所述弧形结构的平分线在水平方向的夹角，和该镜头孔对应的所述局部相机的所述水平夹角β大小相同。
4.根据权利要求3所述的阵列摄像机，其特征在于，围绕每个所述镜头孔的所述内安装面上开设有至少两个安装孔，所述图像传感器通过与所述安装孔匹配的安装柱，以所述旋转角度θ固定于所述镜头支架的内安装面。
5.根据权利要求1所述的阵列摄像机，其特征在于，对于拍摄视场中心位于所述全局中心轴线左侧的局部相机，该局部相机的所述旋转角度θ的方向为围绕该局部相机的局部中心轴线逆时针旋转；对于拍摄视场中心位于所述全局中心轴线右侧的局部相机，该局部相机的所述旋转角度θ的方向为围绕该局部相机的局部中心轴线顺时针旋转。
6.根据权利要求5所述的阵列摄像机，其特征在于，各所述局部相机具有预设的下倾角度，所述下倾角度的大小与所述旋转角度θ的大小正相关。
7.根据权利要求1所述的阵列摄像机，其特征在于，各所述局部相机呈两行排布，其中，拍摄视场中心位于所述全局中心轴线同侧的各所述局部相机中，相邻的两个所述局部相机在所述镜头支架上的安装高度不同。
8.根据权利要求1所述的阵列摄像机，其特征在于，所述阵列摄像机还包括一个全景相机，所述全景相机安装于所述镜头支架的水平中心位置。
9.根据权利要求8所述的阵列摄像机，其特征在于，所述镜头支架包括两个局部镜头支架和一个全景镜头支架，两个所述局部镜头支架对称设置于所述全景镜头支架的左右两侧。
10.根据权利要求1所述的阵列摄像机，其特征在于，所述阵列摄像机还包括图像处理单元、底板和外罩；
所述图像处理单元与所述图像传感器电连接；所述镜头支架的底面固定于所述底板的安装面；所述外罩开设有与各所述镜头一一对应的视窗口；
所述外罩与所述底板连接，形成容纳腔，用于容纳所述局部相机、所述镜头支架和所述图像处理单元。
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