[發明專利]一種基于變高單應的河流水面攝影測量方法

有效

• 申請號: 201310432166.6
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103487033A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 張振;徐立中;陳哲
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

1.一種基于變高單應的河流水面攝影測量方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）布設測量系統，將用于河流水面攝影測量的數字相機1架設于測驗河段水尺2斷面附近的河岸上，以傾斜視角拍攝河流水面，成像分辨率應保證水尺的刻度清晰可辨；在河流兩岸相機視場內的岸坡上均勻對稱地布設8個非共面的地面控制點GCP3；在對岸上、下游的岸坡上布設兩根垂直于水面的標志桿4，將標志桿4及水尺2和水面的交點作為水面控制點WCP；將一臺免棱鏡全站儀5架設于相機附近，測量所有GCP和WCP的世界坐標；

（2）提取GCP圖像坐標，采用人機交互的方式從圖像中提取GCP的亞像素圖像坐標；

（3）求解DLT系數，采用直接線性變換法求解DLT系數；

（4）優化像差系數，采用非線性迭代法優化像差系數；

（5）求解水面高程系數，提取實時水位值并利用3個WCP的世界坐標計算比降系數和水位系數，建立水面高程模型；

（6）計算像點物方坐標，通過變高單應關系將水面像點坐標轉換為物方坐標，完成河流水面攝影測量。

2.根據權利要求1所述的一種基于變高單應的河流水面攝影測量方法，其特征在于：所述的GCP采用20×20cm的方形對角標志，由4個黑白相間的角形區域組成。

3.根據權利要求1所述的一種基于變高單應的河流水面攝影測量方法，其特征在于：所述的兩根標志桿的間距不大于相機視場中近岸水面邊界的寬度，標志桿的長度大于河段水位的最大變幅。

4.根據權利要求1所述的一種基于變高單應的河流水面攝影測量方法，其特征在于：所述的人機交互的方式是指：首先通過點擊鼠標在圖像中選取人工對角標志中心附近的任意像素，然后以該像素為中心建立一個矩形搜索區域，最后采用Forstner算子檢測搜索區域內的角點，極值興趣值對應的角點坐標即為GCP的亞像素圖像坐標。

5.根據權利要求1所述的一種基于變高單應的河流水面攝影測量方法，其特征在于：所述的河流水面高程模型表示為Z＝D₁X+D₂Y+D₃，其中(X,Y,Z)表示物點的世界坐標，D₁、D₂分別為河段在X和Y方向的比降系數，D₃為斷面的水位系數，即D₃＝l(t)-Z₀，其中l(t)為實時水位測量值，Z₀為水位基準點在當前世界坐標系中的高程，l(t)采用圖像識別的方法從水尺圖像中自動判讀并提取。

6.根據權利要求1所述的一種基于變高單應的河流水面攝影測量方法，其特征在于：所述的變高單應表示為：

u=(l1+l3D1)X+(l2+l3D2)Y+(l3D3+l4)(l9+l11D1)X+(l10+l11D2)Y+(l11D3+1)v=(l5+l7D1)X+(l6+l7D2)Y+(l7D3+l8)(l9+l11D1)X+(l10+l11D2)Y+(l11D3+1)]]>

其中，(u,v)表示像點的理想坐標，l_i,i＝1,2,…,11表示DLT系數。