[發明專利]基于激光和視覺技術的立木直徑檢測方法

無效

• 申請號: 201210032094.1
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102538693A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 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，涉及一種利用激光和視覺技術進行檢測的方法，特別適合于遠距離測量立木的直徑。

背景技術

在森林資源調查中，立木直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直徑，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，而且山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。

北京林業大學工學院提出一種基于圖像的樹徑檢測方法(程朋樂，李曉慧，基于圖像的樹徑檢測方法，中國專利：201010503306.0，2012-01-25.)，這種方法利用激光的定向性好，發散角極小的特點將激光光束準直擴束后照射到立木直徑上，利用照射到立木上的光斑作為圖像檢測的標尺，對立木直徑進行檢測，這種方法不需放置標尺，檢測效率高。但是，實際測量中不能保證激光光束與樹干一定垂直，特別是在樹干傾斜時，照射在樹干上的激光光斑尺寸就會發生很大的變化，無法確定此時樹干上激光光斑的實際尺寸，這種情況下檢測出的立木直徑就會產生很大的誤差，而且立木傾斜角越大，檢測誤差越大，造成這種檢測方法失效。

發明內容

本發明克服了上述技術的不足，提供一種基于激光和視覺技術的立木直徑檢測方法，其目的在于高效、非接觸測量樹徑。

本發明的基于激光和視覺技術的立木直徑檢測方法，激光光束經過準直擴束后照射到需要測量樹徑的樹干上，用數碼攝像機拍攝激光光斑所在位置樹干的圖像，用激光測距儀測量樹干上激光光斑上側和下側與激光發射設備之間的距離，用激光光斑的實際尺寸作為標尺，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d?mm的光束照射到需要測量樹徑的樹干上，由于激光光束與樹干不垂直，照射在樹干上的激光光斑直徑變為d1mm，樹干與光束之間的夾角為α，

(2)激光器上下兩側的兩個激光測距儀的光路與激光器發射的光束平行，并且兩個激光測距儀之間的距離為Wmm，經激光測距儀測量的樹干上光斑上下兩側與激光發射器之間的距離差為Δlmm，

(3)用數碼攝像機拍攝激光光斑所在位置樹干的圖像，

(4)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，樹干沿直徑方向所占的像素數為n₂，

(5)計算所需測量的樹干直徑d₂