一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法

摘要

一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法，所述方法将相机架设于河岸一侧，以倾斜视角拍摄河流水面；首先在两岸均匀对称地布设8个非共面方形对角标志作为地面控制点，并将标志杆及水尺和水面的交点作为水面控制点，采用免棱镜全站仪测量其世界坐标；然后以一种人机交互的方式提取地面控制点的亚像素图像坐标，采用像差修正的直接线性变换法求解DLT系数并优化像差系数；接下来通过图像识别的方法自动判读水尺图像并提取水位值，并利用水面控制点的世界坐标计算比降系数和水位系数，建立水面高程模型；最后利用变高单应关系将水面像点坐标转换为物方坐标，完成河流水面摄影测量。本发明系统布设简单、成本低廉，适用于高精度的河流水面成像测速。

主权项

一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法，其特征在于包括如下步骤：（1）布设测量系统，将用于河流水面摄影测量的数字相机1架设于测验河段水尺2断面附近的河岸上，以倾斜视角拍摄河流水面，成像分辨率应保证水尺的刻度清晰可辨；在河流两岸相机视场内的岸坡上均匀对称地布设8个非共面的地面控制点GCP3；在对岸上、下游的岸坡上布设两根垂直于水面的标志杆4，将标志杆4及水尺2和水面的交点作为水面控制点WCP；将一台免棱镜全站仪5架设于相机附近，测量所有GCP和WCP的世界坐标；（2）提取GCP图像坐标，采用人机交互的方式从图像中提取GCP的亚像素图像坐标；（3）求解DLT系数，采用直接线性变换法求解DLT系数；（4）优化像差系数，采用非线性迭代法优化像差系数；（5）求解水面高程系数，提取实时水位值并利用3个WCP的世界坐标计算比降系数和水位系数，建立水面高程模型；（6）计算像点物方坐标，通过变高单应关系将水面像点坐标转换为物方坐标，完成河流水面摄影测量。