目前,在面向室外高价值文物场景的变化检测中主要存在以下两个问题:一是监测相机无法精准的恢复到上一次监测过程的位置与姿态,使得两次采集的图像无法对文物进行微小变化检测;二是室外环境下的光照条件随着时间、天气等因素产生复杂变化,对高值文物的成像造成很大影响,致使监测图像无法作为有效的监测数据。本文针对相机位置和姿态难以恢复的问题,首先提出了三点法相机重定位方法,利用空间几何知识和必要的硬件设备实现了对相机在空间中六个自由度的恢复,其精度达到毫米级。此外,本文同时采用交互式的方式引入了视觉导航相机重定位方法,该方法通过算法实时的显示相机需要移动的趋势,提高了重定位方法的易操作性。相比于三点法相机重定位方法,视觉导航法简化了监测的硬件设备和操作步骤。针对室外复杂光照条件对图像成像造成影响的问题,本文采用了本征图像分解的方法,实现了两次图像光照条件的一致化。通过对以上两种问题的较好解决和相机配准、图像阈值等成熟图像处理算法的应用,本文提出的面向高值文物场景的变化检测方法可以起到监测文物本体病害微小变化趋势的作用。文中,该方法的实验场景主要是颐和园的清可轩和流云阁室外文物场景。经过文中变化检测方法的监测分析,引起该处文物发生本体病害的主要原因有风化和涂料脱落。此外,为了支撑该方法的顺利进行,本文设计并构建了一套该方法的专用设备。该专用设备精度高、易携带、能够反复拆卸和组装、适用于大部分室外高值文物场景的监测活动。经过多次实践与更新,已经趋于稳定,并成功的对颐和园的室外文物和敦煌莫高窟的壁画进行了实地拍摄与后期结果处理。