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龙图腾网获悉水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院;南京理工大学申请的专利一种基于多重坐标系融合的裂缝三向测量研究方法及系统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：CN120147304B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18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：202510601973.9，技术领域涉及：G06F16/00；该发明授权一种基于多重坐标系融合的裂缝三向测量研究方法及系统是由李登华;胡宇;邵明恒;钟启明;徐欣;蔡宇杰;石北啸;张桂荣;何宁;汪璋淳;陈鸽;裴秋阳;孔洋;何斌;周彦章;梅聚福;张贤;刘中仪;石川;谭瑞琪;李欣然;宋成杰设计研发完成，并于2025-05-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于多重坐标系融合的裂缝三向测量研究方法及系统在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于多重坐标系融合的裂缝三向测量研究方法及系统，涉及土石坝监测技术领域。方法包括：通过单目相机多角度拍摄同心圆标靶图像，经预处理提取特征点并修正非平行拍摄的投影畸变；建立像素与三维坐标系的映射关系，优化相机位姿参数；基于多视角数据重建三维坐标点云，筛选离群点并拟合平面优化数据；通过坐标系转换算法将三维点云配准至世界坐标系，对比两次测量结果计算裂缝三向位移。本发明利用同心圆标靶约束特征精度，结合投影修正与平面拟合补偿单目视觉深度缺失，实现高精度位移检测，满足工程监测需求。

本发明授权一种基于多重坐标系融合的裂缝三向测量研究方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种基于多重坐标系融合的裂缝三向测量研究方法，其特征在于，包括： 通过同一相机从不同位置拍摄两张标靶布置照片，得到初始图像； 对所述初始图像进行二值化及滤波处理，得到预处理图像； 提取所述预处理图像中的同心圆边缘信息，并通过基于密度的空间聚类算法获取初始特征点集； 基于交比不变性对所述初始特征点集进行畸变修正，以消除因非平行拍摄导致的椭圆投影误差，得到修正后的特征点集； 初步计算两次拍摄的旋转矩阵和平移向量，并结合列文伯格-马夸尔特法优化重投影误差至阈值0.1以下，输出投影矩阵； 基于相机标定的内参矩阵和所述投影矩阵，利用最小二乘法求解相机坐标系下的初始的三维坐标点集； 通过随机抽样一致算法预筛选所述初始的三维坐标点集中的三维点云数据，结合主成分分析剔除离群点，迭代拟合平面并投影，生成优化后的三维坐标点集； 采用基于均方差优化的迭代最近点算法，根据所述优化后的三维坐标点集进行点云配准，将相机坐标系下的三维坐标转换至世界坐标系，通过两次测量结果差值计算裂缝的三向位移变化； 初步计算两次拍摄的旋转矩阵和平移向量，并结合列文伯格-马夸尔特法优化重投影误差至阈值0.1以下，输出投影矩阵，包括： 通过EPnP算法建立世界坐标系与像素坐标系的映射关系，求解左右摄像机坐标系下的旋转矩阵R l 、R r 和平移向量t l 、t r ； 将R l 、R r 、t l 、t r 代入公式关联左右摄像机坐标系，得到左右摄像机坐标系之间的相对旋转矩阵和平移向量R和平移向量t； 通过Levenberg-Marquardt法迭代优化R和t，直至重投影误差小于0.1，输出投影矩阵M； 所述世界坐标系与所述像素坐标系的映射关系的表达式为： 其中，、和分别为世界坐标系下点D,,的X轴、Y轴和Z轴的坐标值，u和v分别为像素坐标系下点Pu,v的X轴和Y轴的坐标值，Z c 为相机坐标系下Z轴的坐标值，K为相机的内参矩阵，P为特征点集； 采用基于均方差优化的迭代最近点算法，根据所述优化后的三维坐标点集进行点云配准，将相机坐标系下的三维坐标转换至世界坐标系，通过两次测量结果差值计算裂缝的三向位移变化，包括： 基于生成的所述优化后的三维坐标点集，分别计算相机坐标系和目标世界坐标系下三维点的质心和； 根据质心和，对每个点进行去质心化处理，得到去质心坐标和；其中，和，和分别为实际观测到的二维图像点和得到的二维图像点； 构建协方差矩阵，并对进行奇异值分解，得到分解结果；其中，；分解结果的公式为：；U和V分别为左奇异向量和右奇异向量； 根据所述分解结果计算最优的旋转矩阵R’和平移向量t’；其中，最优的旋转矩阵R’的计算公式为：和平移向量； 利用最优的旋转矩阵R’和平移向量t’，将求解得到的相机坐标系下的三维坐标点集转换至世界坐标系，得到转换后的坐标点集； 计算优化后的三维坐标点集与转换后的坐标点集之间的均方根误差；的公式为：；其中，，是源点云中第i个点与目标点云中对应点之间的距离，n是匹配点对的总数； 迭代最优的旋转矩阵R’和平移向量t’，直至RMSE小于阈值0.1或迭代发散，最终输出世界坐标系下的裂缝位移变化量； 所述裂缝位移变化量的计算公式为： 其中，为所述裂缝位移变化量，、和分别为所述裂缝位移变化量的X轴、Y轴和Z轴的坐标值，、和分别为变化后裂缝的三向坐标；、和分别为变化前裂缝的三向坐标。

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