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龙图腾网获悉河海大学申请的专利一种利用河道断面水边线的摄像机姿态角标定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115423884B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211170355.6，技术领域涉及：G06T7/80；该发明授权一种利用河道断面水边线的摄像机姿态角标定方法是由张振;姜天生;崔文浩;何林骏;张子凯;王舒婷设计研发完成，并于2022-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种利用河道断面水边线的摄像机姿态角标定方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种利用河道断面水边线的摄像机姿态角标定方法，包括：完成摄像机的内参标定，求出相应内参矩阵和畸变参数矩阵；对原始图像进行畸变校正；调节方位角使畸变校正图像中的标记点与纵轴线重合，将方位角置零；调节俯仰角使视场覆盖包含水边线的待测水面区域，观察水边线的水平度将横滚角调平，勘测摄像机光心的起点距和高程并建立水面摄影测量模型；在畸变校正图像中选取断面水边线上两点，确定横滚角；将两点连线与图像纵轴线交点的亚像素图像坐标，以及水位和断面地形求得的水边线世界坐标代入水面摄影测量模型解算出俯仰角。本发明无需传感器辅助即可实现高精度的姿态角现场标定，适用于河流水位、流速、漂浮物等视频监测系统。

本发明授权一种利用河道断面水边线的摄像机姿态角标定方法在权利要求书中公布了：1.一种利用河道断面水边线的摄像机姿态角标定方法，其特征在于，包括如下步骤： S1：完成摄像机的内参标定，求出相应内参矩阵和畸变参数矩阵； S2：根据内参矩阵和畸变参数矩阵，对原始图像进行畸变校正； S3：设置测量断面标记点并将摄像机架设于两点的延长线上，调节方位角使畸变校正图像中的标记点与纵轴线重合，将方位角置零； S4：调节俯仰角使视场覆盖包含水边线的待测水面区域，观察水边线的水平度将横滚角调平，勘测摄像机光心的起点距和高程并建立水面摄影测量模型； S5：在畸变校正图像中选取断面水边线上两点，通过计算两点连线的斜率确定横滚角； S6：将两点连线与图像纵轴线交点的亚像素图像坐标，以及水位和断面地形求得的水边线世界坐标代入水面摄影测量模型解算出俯仰角； 步骤S4中水面摄影测量模型的建立过程为： 建立中心投影模型，中心投影模型表示为： 式中m1～m12为投影矩阵的元素，无实际意义；X,Y,Z为物点的三维空间坐标，为像点的像素坐标； 将中心投影模型引入到水面摄影测量模型中，模型的物像共线关系表示为： 该式使用比降系数表示水面高程Z，D1为河段在断面方向的比降系数、D2为沿着河岸方向的比降系数，D3为断面的水位系数； 以摄像机光心在待测平面上的垂足点F原点建立物方坐标系： 根据水面摄影测量模型，假设物点PX,Y,Z、投影中心CXC,YC,ZC和像点px,y共线，o、O分别为投影中心在像平面和水平面上的投影点；对于理想无畸变的小孔成像系统，像主点o位于图像中心，其像平面坐标为： 其中，s为图像传感器的像元尺寸、m×npixel为图像分辨率；像平面坐标x,y用对应的图像坐标i,jpixel表示为： 当物距OC远大于像距oC时，焦距f像距近似相等；像点和物点间满足由相似三角形建立的线性几何关系；若以像平面坐标系为基准，共线条件方程表示为以下这种形式，投影矩阵的元素m1～m12换成以下具体物理意义的系数表示： 上式描述了从像点到物点的平面坐标变换关系；其中，xo,yo为图像中心，f为摄像机焦距，Z-ZC为摄像机相对水面的高度，Y为水面目标的y方向坐标值，系数构成的旋转矩阵使用摄像机相对于水平面的方位角κ、俯仰角ω和横滚角表示： 根据摄像机与断面对应位置，此时XC＝0且κ＝0，因此该旋转矩阵简化为： YC和ZC分别为通过勘测得到的摄像机光心的起点距和高程； 步骤S6中俯仰角的计算方法包括： 计算标注两点p1x1,y1和p2x2,y2与图像纵轴线交点的亚像素图像坐标y0： 根据摄像机架设位置处的断面地形数据以及水位Z0，计算水边线世界坐标Y0，代入模型解算出俯仰角ω： 完成三轴姿态角测量。

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