[發(fā)明專利]面向文物亞微米級(jí)變化檢測(cè)的相機(jī)三點(diǎn)重定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410085396.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN103900536A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮偉;孫濟(jì)洲;田飛鵬;雒偉群;張屹峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 溫國(guó)林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及文物保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種文物微小變化檢測(cè)的相機(jī)三點(diǎn)重定位的新型技術(shù)，可用于在文物微小變化檢測(cè)過(guò)程中對(duì)拍攝相機(jī)進(jìn)行有效的重定位，恢復(fù)上一次拍攝時(shí)相機(jī)的位置和姿態(tài)。

背景技術(shù)

目前，直接以恢復(fù)相機(jī)的位置和姿態(tài)為目標(biāo)的相機(jī)重定位研究并不多，Shotton?J等^[1]于2013年發(fā)表的論文研究了利用深度相機(jī)（RGB-D?camera）實(shí)現(xiàn)相機(jī)重定位的方法，但該方法需要通過(guò)算法訓(xùn)練已知的場(chǎng)景環(huán)境，然后借助深度相機(jī)拍攝的帶有深度信息的圖像才能實(shí)現(xiàn)特定位置相機(jī)姿態(tài)估計(jì)，從而完成相機(jī)重定位工作。同時(shí)，重定位工作也一直是SLAM（及時(shí)定位與地圖構(gòu)建）中研究的內(nèi)容^[2][3][4]，然而，該方面研究中重定位僅作為中間過(guò)程，其目標(biāo)為了構(gòu)建地圖和實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，其方法也往往借助機(jī)器人不斷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連續(xù)采集的各種信息來(lái)構(gòu)建場(chǎng)景，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人位置的定位。因此，這些方法難以應(yīng)用在針對(duì)某一特定位置來(lái)實(shí)現(xiàn)相機(jī)重定位而無(wú)需構(gòu)建周圍整個(gè)場(chǎng)景信息的情況，本發(fā)明提出的相機(jī)重定位方法可以有效實(shí)現(xiàn)在特定位置下相機(jī)重定位工作，從而可以對(duì)拍攝內(nèi)容發(fā)生的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種面向文物亞微米（即0.1mm）級(jí)變化檢測(cè)的相機(jī)三點(diǎn)重定位方法，本方法借助不同設(shè)備的功能組合和操作方案設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相機(jī)的位置和姿態(tài)的恢復(fù)，詳見下文描述：

一種面向文物亞微米級(jí)變化檢測(cè)的相機(jī)三點(diǎn)重定位方法，所述方法包括首次定位和重定位步驟；

（1）在水平激光線上選取C類基準(zhǔn)點(diǎn)，在兩條豎直激光線上選取A類基準(zhǔn)點(diǎn)和B類基準(zhǔn)點(diǎn)；

（2）記錄第一激光測(cè)距儀和第二激光測(cè)距儀到墻壁的距離讀數(shù)分別為第一距離和第二距離，則首次定位完成；

（3）通過(guò)調(diào)整使水平激光線過(guò)C類基準(zhǔn)點(diǎn)；第一豎直激光線、第二豎直激光線分別過(guò)A類和B類基準(zhǔn)點(diǎn)；

（4）打開第一激光測(cè)距儀，旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)，使第一激光測(cè)距儀投射的激光點(diǎn)落在第一豎直激光線上，移動(dòng)支架位置，使第一激光測(cè)距儀測(cè)距讀數(shù)接近第一距離；

（5）打開第二激光測(cè)距儀，旋轉(zhuǎn)第二激光測(cè)距儀，使第二激光測(cè)距儀投射的激光點(diǎn)落在第二豎直激光線上，調(diào)節(jié)支架位置，使第二激光測(cè)距儀讀數(shù)接近第二距離；

（6）重復(fù)步驟（4）和（5），使得第一激光測(cè)距儀讀數(shù)和第二激光測(cè)距儀讀數(shù)逼近第一距離和第二距離，然后再次確認(rèn)調(diào)節(jié)支架高度，使得第一激光標(biāo)線儀的水平激光線過(guò)C類基準(zhǔn)點(diǎn)，則重定位完成；

（7）通過(guò)圖像拼接算法把相機(jī)的初定位和重定位圖像拼接到一起。

所述在水平激光線上選取C類基準(zhǔn)點(diǎn)，在兩條豎直激光線上選取A類基準(zhǔn)點(diǎn)和B類基準(zhǔn)點(diǎn)的操作具體為：

通過(guò)第一激光標(biāo)線儀獲取水平激光線，在水平激光線上選取一個(gè)或多個(gè)標(biāo)志點(diǎn)作為C類基準(zhǔn)點(diǎn)；

第一激光測(cè)距儀在墻壁上投射一個(gè)第一激光點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)第二激光測(cè)距儀投射出第二激光點(diǎn)，打開地面上的第二激光標(biāo)線儀和第三激光標(biāo)線儀，使投射的第一豎直激光線和第二豎直激光線分別經(jīng)過(guò)第一激光點(diǎn)和第二激光點(diǎn)，在第一豎直激光線上選取一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)作為A類基準(zhǔn)點(diǎn)，第二豎直激光線上選取一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)作為B類基準(zhǔn)點(diǎn)。

所述通過(guò)調(diào)整使水平激光線過(guò)C類基準(zhǔn)點(diǎn)；第一豎直激光線、第二豎直激光線分別過(guò)A類和B類基準(zhǔn)點(diǎn)的操作具體為：

打開第一激光標(biāo)線儀，根據(jù)C類基準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)節(jié)支架，使水平激光線過(guò)C類基準(zhǔn)點(diǎn)；

在第二相機(jī)拍攝的A類、B類基準(zhǔn)點(diǎn)圖片找出A類、B類基準(zhǔn)點(diǎn)，打開第二激光標(biāo)線儀和第三激光標(biāo)線儀，使第一豎直激光線、第二豎直激光線分別過(guò)A類和B類基準(zhǔn)點(diǎn)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，選取合適的設(shè)備進(jìn)行組合，自主設(shè)計(jì)了一套合理的面向文物微小變化檢測(cè)的相機(jī)三點(diǎn)重定位方法，有效解決了相機(jī)重定位的問(wèn)題，定位過(guò)程快，操作靈活，具體來(lái)說(shuō)，有如下優(yōu)點(diǎn)：

a.重定位精度高：本發(fā)明采用了激光測(cè)距儀和激光標(biāo)線儀來(lái)輔助重定位，普通手持式激光測(cè)距儀測(cè)距誤差往往在2毫米（參考文獻(xiàn)[6]），而激光標(biāo)線儀的誤差與其投射的激光線寬度和人眼識(shí)別基準(zhǔn)點(diǎn)精度有關(guān)，往往也在毫米級(jí)別，實(shí)際重定位操作時(shí)反映在拍攝圖片上物理誤差上可精確在毫米級(jí)別。

b.重定位速度快。當(dāng)操作上采取合理的調(diào)節(jié)策略可使激光測(cè)距儀讀數(shù)迅速收斂到第一距離d1和第二距離d2，同時(shí)借助激光標(biāo)線儀來(lái)迅速恢復(fù)相機(jī)高度，保證操作效率。