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龍圖騰網獲悉河海大學申請的專利一種利用河道斷面水邊線的攝像機姿態角標定方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115423884B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-12發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211170355.6，技術領域涉及：G06T7/80；該發明授權一種利用河道斷面水邊線的攝像機姿態角標定方法是由張振;姜天生;崔文浩;何林駿;張子凱;王舒婷設計研發完成，并于2022-09-23向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種利用河道斷面水邊線的攝像機姿態角標定方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種利用河道斷面水邊線的攝像機姿態角標定方法，包括：完成攝像機的內參標定，求出相應內參矩陣和畸變參數矩陣；對原始圖像進行畸變校正；調節方位角使畸變校正圖像中的標記點與縱軸線重合，將方位角置零；調節俯仰角使視場覆蓋包含水邊線的待測水面區域，觀察水邊線的水平度將橫滾角調平，勘測攝像機光心的起點距和高程并建立水面攝影測量模型；在畸變校正圖像中選取斷面水邊線上兩點，確定橫滾角；將兩點連線與圖像縱軸線交點的亞像素圖像坐標，以及水位和斷面地形求得的水邊線世界坐標代入水面攝影測量模型解算出俯仰角。本發明無需傳感器輔助即可實現高精度的姿態角現場標定，適用于河流水位、流速、漂浮物等視頻監測系統。

本發明授權一種利用河道斷面水邊線的攝像機姿態角標定方法在權利要求書中公布了：1.一種利用河道斷面水邊線的攝像機姿態角標定方法，其特征在于，包括如下步驟： S1：完成攝像機的內參標定，求出相應內參矩陣和畸變參數矩陣； S2：根據內參矩陣和畸變參數矩陣，對原始圖像進行畸變校正； S3：設置測量斷面標記點并將攝像機架設于兩點的延長線上，調節方位角使畸變校正圖像中的標記點與縱軸線重合，將方位角置零； S4：調節俯仰角使視場覆蓋包含水邊線的待測水面區域，觀察水邊線的水平度將橫滾角調平，勘測攝像機光心的起點距和高程并建立水面攝影測量模型； S5：在畸變校正圖像中選取斷面水邊線上兩點，通過計算兩點連線的斜率確定橫滾角； S6：將兩點連線與圖像縱軸線交點的亞像素圖像坐標，以及水位和斷面地形求得的水邊線世界坐標代入水面攝影測量模型解算出俯仰角； 步驟S4中水面攝影測量模型的建立過程為： 建立中心投影模型，中心投影模型表示為： 式中m1～m12為投影矩陣的元素，無實際意義；X,Y,Z為物點的三維空間坐標，為像點的像素坐標； 將中心投影模型引入到水面攝影測量模型中，模型的物像共線關系表示為： 該式使用比降系數表示水面高程Z，D1為河段在斷面方向的比降系數、D2為沿著河岸方向的比降系數，D3為斷面的水位系數； 以攝像機光心在待測平面上的垂足點F原點建立物方坐標系： 根據水面攝影測量模型，假設物點PX,Y,Z、投影中心CXC,YC,ZC和像點px,y共線，o、O分別為投影中心在像平面和水平面上的投影點；對于理想無畸變的小孔成像系統，像主點o位于圖像中心，其像平面坐標為： 其中，s為圖像傳感器的像元尺寸、m×npixel為圖像分辨率；像平面坐標x,y用對應的圖像坐標i,jpixel表示為： 當物距OC遠大于像距oC時，焦距f像距近似相等；像點和物點間滿足由相似三角形建立的線性幾何關系；若以像平面坐標系為基準，共線條件方程表示為以下這種形式，投影矩陣的元素m1～m12換成以下具體物理意義的系數表示： 上式描述了從像點到物點的平面坐標變換關系；其中，xo,yo為圖像中心，f為攝像機焦距，Z-ZC為攝像機相對水面的高度，Y為水面目標的y方向坐標值，系數構成的旋轉矩陣使用攝像機相對于水平面的方位角κ、俯仰角ω和橫滾角表示： 根據攝像機與斷面對應位置，此時XC＝0且κ＝0，因此該旋轉矩陣簡化為： YC和ZC分別為通過勘測得到的攝像機光心的起點距和高程； 步驟S6中俯仰角的計算方法包括： 計算標注兩點p1x1,y1和p2x2,y2與圖像縱軸線交點的亞像素圖像坐標y0： 根據攝像機架設位置處的斷面地形數據以及水位Z0，計算水邊線世界坐標Y0，代入模型解算出俯仰角ω： 完成三軸姿態角測量。

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