一种双摄像头切换AR放样方法、装置、设备和介质与流程

本发明涉及测绘工程与增强现实领域，尤其涉及一种双摄像头切换ar放样方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、在建筑、市政、管线等工程施工中，rtk（实时动态差分定位）放样是现场点位布设的常用手段。传统rtk放样仅依靠屏幕显示坐标、水平距离、方位文字信息引导作业人员走向目标点，操作人员需要持续判读数字，反复调整位置，操作直观性差，作业效率较低。

2、随着增强现实技术发展，ar（增强现实）放样方案逐步得到应用，通过在实时视频画面叠加放样标记，直观指示目标点位。

3、当前主流ar放样装置普遍只配备单路摄像头，镜头视场固定，难以兼顾远近不同放样工况：当放样目标距离较远时，近距离镜头视野受限；目标靠近仪器时，远距离镜头无法清晰地捕捉地面点位；当使用双摄像头时，双摄像头基于距离自动切换，往往面临临界值处的画面反复跳变、闪烁的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种双摄像头切换ar放样方法、装置、设备和介质，以解决双摄像头基于距离自动切换时出现画面反复跳变、闪烁的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种双摄像头切换ar放样方法，包括：

3、实时计算放样目标与rtk主机之间的平面距离；其中，所述rtk主机安装有前视摄像头和下视摄像头；

4、基于所述平面距离和预设的时间阈值、距离阈值，确定当前运行的摄像头，具体为：当所述平面距离大于所述距离阈值且持续时间大于或等于所述时间阈值，同时当前运行的摄像头不是前视摄像头时，切换至前视摄像头；当所述平面距离小于或等于所述距离阈值且持续时间大于或等于所述时间阈值，同时当前运行的摄像头不是下视摄像头时，切换至下视摄像头；

5、针对当前运行的摄像头，采用匹配的投影映射模型计算所述放样目标的放样像素坐标；

6、根据所述放样像素坐标，将放样标记叠加渲染至当前运行的摄像头的视频画面，输出叠加了所述放样标记的视频画面至电子手簿。

7、可理解的是，相比于现有技术双摄像头基于距离自动切换，往往面临临界值处的画面反复跳变、闪烁的问题，本发明基于放样目标与rtk主机的平面距离，并结合距离阈值和时间阈值实现摄像头自动切换，能够根据据远近工况自适应选用合适的摄像头，避免了距离小幅波动引发摄像头频繁来回切换，防止摄像头频繁抖动切换，提升画面稳定性，保障现场放样作业连续性。

8、进一步地，在确定当前运行的摄像头之后还包括对当前运行的摄像头执行姿态处理，具体为：

9、若当前运行的摄像头为下视摄像头，则对rtk原始四元数求共轭，得到下视摄像头相对站心坐标系的姿态四元数，将姿态四元数转换为欧拉角；

10、若当前运行的摄像头为前视摄像头，则对rtk原始四元数求共轭后叠加绕x轴90°旋转四元数，得到前视摄像头相对站心坐标系的姿态四元数，将姿态四元数转换为欧拉角。

11、可理解的是，前视摄像头、下视摄像头相对rtk主机存在不同机械安装偏角，会导致位姿解算处理存在系统性偏差，最终造成ar视频画面上的放样标记位置与真实放样点位不重合，产生持续偏移误差；本发明针对不同摄像头采取差异化姿态补偿处理：对下视摄像头仅对rtk原始四元数求取共轭，对前视摄像头在四元数求共轭基础上叠加绕x轴90°旋转四元数，分别得到对应摄像头在站心坐标系下准确的姿态四元数，并转换为欧拉角。该方式能够精准补偿两类摄像头各自固有的安装转角偏差，消除机械装配偏置带来的空间位姿误差，使得后续大地坐标向相机坐标系转换结果更加准确，避免电子手簿视频画面内放样标记出现位置偏移，有效保障双摄像头切换工况下ar放样的投影精度。

12、进一步地，在对当前运行的摄像头执行姿态处理之后还包括：

13、基于所述欧拉角计算航向角，具体为：当所述欧拉角中的偏航角大于0°，所述航向角取360°与所述偏航角的差值；否则所述航向角取值为所述偏航角的相反数。

14、计算罗盘航向角度与所述航向角之间的差值的绝对值；当所述绝对值处于预设偏差阈值范围之内，rtk主机发出朝向失准的警告。

15、可理解的是，惯性测量单元输出的偏航角坐标系与工程放样通用方位坐标系不一致，直接使用欧拉偏航角无法直观表征相对正北的方位关系。经过该转换后，一方面能够直观向作业人员展示放样目标所在方位；另一方面，保障后续朝向一致性检测有效开展，便于及时识别rtk主机姿态异常问题。

16、进一步地，在采用匹配的投影映射模型计算所述放样目标的放样像素坐标之后还包括：

17、若当前运行的摄像头为前视摄像头，获取所述放样目标的相机深度值；当所述相机深度值小于或等于0时，判定放样目标处于设备后方，将所述放样标记固定于画面中心，同时对所述放样像素坐标执行放大处理。

18、可理解的是，一方面避免因目标后置产生错乱、无效的渲染坐标；另一方面直观提示作业人员放样目标位于rtk主机身后，引导操作人员转身寻找点位，解决放样目标后置场景下放样标记失效的问题，完善全场景放样指引能力。

19、进一步地，所述针对当前运行的摄像头，采用匹配的投影映射模型计算所述放样目标放样像素坐标，包括：

20、若当前运行的摄像头为下视摄像头，采用ccd原始分辨率向电子手簿的屏幕分辨率进行全屏线性映射，根据放样目标在ccd图像上的横坐标和纵坐标，换算得到放样像素横坐标和放样像素纵坐标；

21、若当前运行的摄像头为前视摄像头，采用前视摄像头原始图像分辨率向窗口显示分辨率进行映射，计算得到放样像素横坐标和基础屏幕纵坐标；将所述基础屏幕纵坐标再叠加垂直居中偏移量得到放样像素纵坐标；其中，所述窗口显示分辨率为电子手簿内视频窗口的图像分辨率，所述垂直居中偏移量为屏幕总高度与前视画面显示高度的差值的一半。

22、可理解的是，针对前视摄像头、下视摄像头成像分辨率、画面显示策略不同的特点，分别配置独立的投影映射模型。下视摄像头采用全屏线性映射适配电子手簿整屏尺寸，前视摄像头在坐标换算基础上引入垂直居中偏移量适配窗口化显示模式。两套投影映射模型相互独立，能够匹配两路摄像头硬件成像特性与画面渲染规则，完成目标空间点位向屏幕二维像素位置的转换，避免共用单一换算模型带来的坐标适配误差，保证在摄像头切换前后，放样像素坐标计算结果连续、准确。本发明通过配置独立的投影映射模型，能提高放样标记投影精度。

23、进一步地，所述确定当前运行的摄像头，包括：

24、若当前没有摄像头运行，则启动并运行下视摄像头。

25、可理解的是，本方案优先选用下视摄像头进行作业采集，在无摄像头工作时自动启动下视摄像头。所述下视摄像头朝向地面放样作业区域，视野贴合施工现场杆尖、放样点位，能够稳定捕捉地面实景，保障ar放样引导画面持续对准施工点位。

26、进一步地，在确定当前运行的摄像头之后，还包括：

27、若摄像头进行切换，rtk主机获取更新后的摄像头的视频流，与电子手簿重新建立视频流连接。

28、可理解的是，摄像头完成切换后，重新建立rtk主机与电子手簿之间的视频流连接，能够顺利获取当前运行的摄像头输出的实时图像数据，保障切换前下视频画面数据源正常更替，避免出现视频卡顿、画面黑屏、图像来源错乱等异常现象，保证ar视频画面持续稳定输出，维持放样作业的连续性。

29、本发明另一实施例还提供了一种双摄像头切换ar放样装置，包括：距离计算模块、摄像头切换模块、坐标计算模块和ar渲染输出模块；

30、所述距离计算模块，用于实时计算放样目标与rtk主机之间的平面距离；其中，所述rtk主机安装有前视摄像头和下视摄像头；

31、所述摄像头切换模块，用于基于所述平面距离和预设的时间阈值、距离阈值，确定当前运行的摄像头，具体为：当所述平面距离大于所述距离阈值且持续时间大于或等于所述时间阈值，同时当前运行的摄像头不是前视摄像头时，切换至前视摄像头；当所述平面距离小于或等于所述距离阈值且持续时间大于或等于所述时间阈值，同时当前运行的摄像头不是下视摄像头时，切换至下视摄像头；

32、所述坐标计算模块，用于针对当前运行的摄像头，采用匹配的投影映射模型计算所述放样目标的放样像素坐标；

33、所述ar渲染输出模块，用于根据所述放样像素坐标，将放样标记叠加渲染至当前运行的摄像头的视频画面，输出叠加了所述放样标记的视频画面至电子手簿。

34、本发明另一实施例还提供了一种终端设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时，实现如本发明一种双摄像头切换ar放样方法的步骤。

35、本发明另一实施例还提供了一种计算机可读存储介质项，包括：存储的计算机程序，在计算机程序运行时，控制计算机可读存储介质所在的设备执行如本发明一种双摄像头切换ar放样方法的步骤。