[發明專利]基于圖像的樹徑檢測方法

無效

• 申請號: 201010503306.0
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN102003942A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 程朋樂;李曉慧
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于圖像測量技術領域，涉及一種利用數碼相機對樹徑進行檢測方法，特別適合于遠距離測量樹干的直徑。

背景技術

在森林資源調查中，樹徑的測量是一項非常重要的內容。傳統的測量方式常用輪尺、直徑卷尺和檢徑尺(鉤尺)直接進行測量，但這些工具都只能測量樹木的胸徑，無法測量樹木的上部直徑，而且測量效率比較低。采用圖像的方法進行樹徑的非接觸測量能夠彌補傳統測量方法的不足，目前已經越來越受到重視。

華中科技大學機械學院提出用測量標尺對相機進行標定，進行測量的方法(宋小春，康宜華等，基于數字圖像處理的林木自動測量系統研究，計算機工程與設計，2005，26(5)：1187?1189.)，這種方法的不足之處是需要在要測量的樹干處放置標尺，效率比較低，而且由區一些無法靠近的樹木以及樹木高處的側干處無法放置標尺，無法測量。在照相時，被照物體和相機之間的距離不同時，放大倍率也不同。這種方法不能保證樹干與標尺在同一個平面上，這樣標尺和樹干在相機成像時的放大倍數不同，容易產生測量誤差。

北京林業大學資源與環境學院提出一種近景普通樹碼相機測樹方法(馮仲科，姚山，近景普通數碼相機測樹方法，中國專利：200610145564.X，2007-8?22.)，這種方法在每次測量時需要選取照相機視場內至少5個明顯標志，用額外的測量設備測量其中心三維坐標，然后通過插值建立起空間坐標和圖像坐標之間的關系。這種方法的不足之處是需要借助其它測量工具測量空間點的三維坐標，數據處理量大，測量效率低。

發明內容

本發明克服了上述技術的不足，提供一種基于圖像的測量樹干直徑的方法，其目的在于高效、非接觸測量樹徑。

本發明的基于圖像的樹徑檢測方法，激光光束經過準直擴束后照射到需要測量樹徑的樹干上，用數碼相機拍攝激光光斑所在位置樹干的圖像，根據激光光斑在圖像中的像素數測量樹徑，該方法按以下步驟進行，

(1)激光器發射的光束經過準直擴束后直徑為d₁mm的光斑照射到需要測量樹徑的樹干上，

(2)用數碼相機拍攝激光光斑所在位置樹干的圖像，

(3)如果要測量的樹干直徑較細，其直徑小于激光光束的直徑，激光光束在樹徑方向不能完全照射到樹干上，有部分光束會穿過樹干，為了保證測量的通用性，在計算時選取激光光束沿樹干高度方向的直徑作為標準尺寸。所拍攝的數字圖像上激光光斑直徑沿樹干高度方向上所占的像素數為n₁，樹干沿直徑方向在圖像上所占的像素數為n₂，

(4)計算所需測量的樹干直徑d

d=d1n1·n2mm.]]>

所述的基于圖像的樹徑檢測方法，利用激光具有很強的方向性，沿一定方向傳播幾乎不發散的特點，采用激光光束照射到樹干上的光斑沿樹干高度方向的直徑作為樹徑測量的標尺，照射到樹上的光斑直徑與激光光束發射時的直徑相同。

本發明采用激光光束照射到樹干上的光斑沿樹干高度方向的直徑作為樹徑測量的標尺，保證了標尺和樹干在同一平面上，使二者在相機中的放大倍率相同，保證了測量的精度，同時省去了在樹下放置標尺的步驟，提高了測量效率，克服了在山區懸崖峭壁等地區一些無法靠近的樹木以及樹木高處的側干處無法放置標尺的困難。本發明所提供的測量方法，不需要額外的儀器測量空間點的三維坐標，減少了運算量，提高了檢測效率。本發明所需硬件較少，測量精度和測量可靠性高，適用于遠距離測量樹木的直徑。

具體實施方式

基于圖像的樹徑檢測方法，激光光束經過準直擴束后照射到需要測量樹徑的樹干上，用數碼相機拍攝激光光斑所在位置樹干的圖像，根據激光光斑在圖像中的像素數測量樹徑，具體實施方式如下：

(1)激光器發射的光束經過準直擴束后直徑為d₁mm的光束照射到需要測量樹徑的樹干上，

(2)用數碼相機拍攝激光光斑所在位置樹干的圖像，將圖像以JPEG格式保存，