[發明專利]基于光學相似三角形法的立木胸徑測量方法

有效

• 申請號: 201210451967.2
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102927921A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王典;王建利;李婷;劉晉浩
• 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

1.一種基于光學相似三角形法的立木胸徑測量方法，其特征在于，所述測量方法包括如下步驟：

步驟一：對所拍攝的立木圖像進行預處理，提取單像素的激光光斑骨架部分后，得到所述激光光斑在相平面的點(X’，Y’)；

步驟二：根據光學相似三角形原理，將上述激光光斑落在相平面的點(X’，Y’)向三維空間進行坐標轉換得到點(X，Y，Z)；

步驟三：對上述所得三維空間點(X，Y，Z)進行處理后，向水平方向進行投影得點(X_投，Y_投)；采用最小二乘圓擬合方法對點(X_投，Y_投)進行圓擬合；

步驟四：上述擬合后所得圓半徑參數即為被測立木的胸徑大小；

2.根據權利要求1所述一種基于光學相似三角形法的立木胸徑測量方法，其特征在于，步驟二中所述根據光學相似三角形原理，將激光光斑落在相平面的點(X’，Y’)向三維空間進行坐標轉換得到點(X，Y，Z)包括：

由以下表達式：

實現由立木圖像的相平面的坐標點(X’，Y’)向三維空間的坐標點(X，Y，Z)的轉換；其中，f為實驗設備中的焦距，b為激光源到攝像機光軸的距離，θ為激光源A射出的光平面與COMS平面所成夾角。

3.根據權利要求2所述一種基于光學相似三角形法的立木胸徑測量方法，所述將激光光斑落在相平面的點(X’，Y’)向三維空間進行坐標轉換得到點(X，Y，Z)的坐標轉換模型的建立包括：相平面坐標系X’O’Y’的建立與三維坐標系中XOY平面平行，且三維坐標系原點O穿過攝像機光軸所在位置。

4.根據權利要求3所述的坐標轉換模型的建立包括：激光源A的位置位于攝像機光軸的下方。?

5.根據權利要求3所述的坐標轉換模型的建立包括：激光源發射所形成的激光平面恰好與水平面平行，且上述激光源A射出的光平面與COMS平面所成夾角θ角度可測。

6.根據權利要求1所述一種基于光學相似三角形法的立木胸徑測量方法，其特征在于，步驟三中所述對所得三維空間點(X，Y，Z)進行處理，包括對三維空間點(X，Y，Z)中異常點的判斷以及對滿足坐標轉換及圓擬合要求的點進行篩選。

7.根據權利要求1所述一種基于光學相似三角形法的立木胸徑測量方法，其特征在于，步驟三中上述處理后的三維空間點(X，Y，Z)，向水平方向進行投影得點(X_投，Y_投)，包括將三維空間點所在坐標平面向水平面投影，所述水平面與三維空間點所在坐標平面之間的夾角為90°-θ；所述投影所得點(X_投，Y_投)與三維空間點中的(X，Y)之間存在如關系：

X_投＝X

Y_投＝Y·cos(90°-θ)。

8.根據權利要求1所述一種基于光學相似三角形法的立木胸徑測量方法，其特征在于，采用最小二乘圓擬合方法對點(X_投，Y_投)進行圓擬合包括以下步驟(如下原理推導式中采用X，Y來表達X_投，Y_投)：

令：

?D＝(N∑X_iY_i-∑X_i∑Y_i)

由

得：?

實現最小二乘圓擬合；其中a，b，c為圓一般方程的系數，C，D，E，G，H為中間計算參量，N為所有特征點總數。?