[发明专利]面向文物亚微米级变化检测的相机三点重定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及文物保护领域，特别涉及一种文物微小变化检测的相机三点重定位的新型技术，可用于在文物微小变化检测过程中对拍摄相机进行有效的重定位，恢复上一次拍摄时相机的位置和姿态。

背景技术

目前，直接以恢复相机的位置和姿态为目标的相机重定位研究并不多，Shotton J等^[1]于2013年发表的论文研究了利用深度相机（RGB-D camera）实现相机重定位的方法，但该方法需要通过算法训练已知的场景环境，然后借助深度相机拍摄的带有深度信息的图像才能实现特定位置相机姿态估计，从而完成相机重定位工作。同时，重定位工作也一直是SLAM（及时定位与地图构建）中研究的内容^[2][3][4]，然而，该方面研究中重定位仅作为中间过程，其目标为了构建地图和实现导航，其方法也往往借助机器人不断运动过程中连续采集的各种信息来构建场景，进而实现机器人位置的定位。因此，这些方法难以应用在针对某一特定位置来实现相机重定位而无需构建周围整个场景信息的情况，本发明提出的相机重定位方法可以有效实现在特定位置下相机重定位工作，从而可以对拍摄内容发生的变化进行监测。

发明内容

本发明提供了一种面向文物亚微米（即0.1mm）级变化检测的相机三点重定位方法，本方法借助不同设备的功能组合和操作方案设计，从而实现对相机的位置和姿态的恢复，详见下文描述：

一种面向文物亚微米级变化检测的相机三点重定位方法，所述方法包括首次定位和重定位步骤；

（1）在水平激光线上选取C类基准点，在两条竖直激光线上选取A类基准点和B类基准点；

（2）记录第一激光测距仪和第二激光测距仪到墙壁的距离读数分别为第一距离和第二距离，则首次定位完成；

（3）通过调整使水平激光线过C类基准点；第一竖直激光线、第二竖直激光线分别过A类和B类基准点；

（4）打开第一激光测距仪，旋转载物平台，使第一激光测距仪投射的激光点落在第一竖直激光线上，移动支架位置，使第一激光测距仪测距读数接近第一距离；

（5）打开第二激光测距仪，旋转第二激光测距仪，使第二激光测距仪投射的激光点落在第二竖直激光线上，调节支架位置，使第二激光测距仪读数接近第二距离；

（6）重复步骤（4）和（5），使得第一激光测距仪读数和第二激光测距仪读数逼近第一距离和第二距离，然后再次确认调节支架高度，使得第一激光标线仪的水平激光线过C类基准点，则重定位完成；

（7）通过图像拼接算法把相机的初定位和重定位图像拼接到一起。

所述在水平激光线上选取C类基准点，在两条竖直激光线上选取A类基准点和B类基准点的操作具体为：

通过第一激光标线仪获取水平激光线，在水平激光线上选取一个或多个标志点作为C类基准点；

第一激光测距仪在墙壁上投射一个第一激光点，旋转第二激光测距仪投射出第二激光点，打开地面上的第二激光标线仪和第三激光标线仪，使投射的第一竖直激光线和第二竖直激光线分别经过第一激光点和第二激光点，在第一竖直激光线上选取一个或多个特征点作为A类基准点，第二竖直激光线上选取一个或多个特征点作为B类基准点。

所述通过调整使水平激光线过C类基准点；第一竖直激光线、第二竖直激光线分别过A类和B类基准点的操作具体为：

打开第一激光标线仪，根据C类基准点调节支架，使水平激光线过C类基准点；

在第二相机拍摄的A类、B类基准点图片找出A类、B类基准点，打开第二激光标线仪和第三激光标线仪，使第一竖直激光线、第二竖直激光线分别过A类和B类基准点。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明在现有设备的基础上，选取合适的设备进行组合，自主设计了一套合理的面向文物微小变化检测的相机三点重定位方法，有效解决了相机重定位的问题，定位过程快，操作灵活，具体来说，有如下优点：

a.重定位精度高：本发明采用了激光测距仪和激光标线仪来辅助重定位，普通手持式激光测距仪测距误差往往在2毫米（参考文献[6]），而激光标线仪的误差与其投射的激光线宽度和人眼识别基准点精度有关，往往也在毫米级别，实际重定位操作时反映在拍摄图片上物理误差上可精确在毫米级别。

b.重定位速度快。当操作上采取合理的调节策略可使激光测距仪读数迅速收敛到第一距离d1和第二距离d2，同时借助激光标线仪来迅速恢复相机高度，保证操作效率。