[發明專利]一種基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法

在審

• 申請號: 201711391790.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108052914A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 覃馭楚;呂炎杰;穆全起
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所;中國科學院電子學研究所;穆全起
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34;G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，對待調查的森林樣地進行數據采集，獲取覆蓋整個樣地場景的圖像數據及環境數據；

S2，通過SLAM方法對獲取的圖像數據進行處理，生成樣地場景的三維模型；

S3，對三維模型進行單體化處理，在圖像上找到對應的區域進行識別，對識別的結果進一步處理，得到樣地林木的種類和數量，樣木的三維空間坐標、高度、胸徑等調查因子；

S4，將采集的樣地場景原數據以及處理后的數據導入森林資源管理單元進行管理。

2.根據權利要求1所述的一種基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法，其特征在于，所述步驟S1包括以下步驟：

S11，確定森林樣地數據采集路徑，按照路徑進行數據采集，保證采集的數據能夠覆蓋整個樣地場景；

S12，對數據采集裝置的初始化參數進行設置，主要包括相機采集圖片的分辨率和幀率、相機采集圖片顏色的對比度、數據采集的起點坐標、存儲數據的格式和位置、數據采集方式等；

S13，沿著規劃的數據采集路徑進行數據采集，記錄通過視覺相機獲取的森林樣地的圖片數據以及通過環境傳感器獲得的環境信息；

S14，數據采集過程中可以通過數據采集裝置的數據瀏覽功能查看采集數據的質量。

3.根據權利要求1所述的一種基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下步驟：

S21，通過步驟S1采集的數據得到采集數據每一幀的深度圖及相機的位姿；

S22，將讀入的深度圖轉化為三維點云并計算每一點的法向量；

S23，根據相機的位姿，將當前幀的點云融合到網格模型中；

S24，根據當前幀相機位姿利用光線投影算法從模型投影得到當前幀視角下的點云，并且計算其法向量，用來對下一幀的輸入圖像配準；

S25，循環S22到S24，在循環的過程中，通過移動相機獲取場景不同視角下的點云，重建完整的場景表面。

4.根據權利要求1所述的一種基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下步驟：

S31，對S2生成的三維模型采用深度神經網絡實現點云中單體對象的提取；

S32，通過成像關系和RGBD配準信息，在圖像上找到單體對象所對應的區域；

S33，建立森林不同種類林木的數據集；

S34，以森林林木的數據集為基礎，通過圖像識別方法識別單體對象林木的種類信息；

S35，對S31得到的對單體對象進行處理，得到林木的樹高、胸徑等林木調查因子，結合環境傳感器得到的環境信息，以規定的格式對數據進行輸出，得到數據處理報告。

5.根據權利要求1所述的一種基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法，其特征在于，所述步驟S4包括以下步驟：

S41，對采集的樣地場景數據以及處理后的三維模型數據以文件夾的形式進行整理；

S42，將采集的樣地場景數據的位置、三維模型數據的位置、樣木數據和環境信息表示為XML格式；

S43，進入森林資源管理單元的數據導入模塊，加載XML文件，將森林樣地通過數據采集和分析得到的結構化數據和非結構化數據導入到森林資源管理單元；

S44，進入森林管理單元，查看林木識別信息以及森林環境信息，檢出數據導入的完整性；

S45，通過數據分析和對比，生成森林林木資源的各種報表，如林木資源種類信息報表、溫度變化報表等。

6.用于實現權利要求1-5所述任意一種基于基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法的實施裝置，其特征在于，包括：

數據采集單元，對待調查的森林樣地進行圖像和環境信息的采集，采集覆蓋森林樣地完整的圖像數據和環境信息，并將采集到的數據發送至模型構建單元進行處理；

模型構建單元，處理數據采集單元得到的森林樣地圖像數據，通過SLAM建模技術對圖像數據進行處理，得到森林樣地的三維點云；

數據處理單元，接收三維點云數據，對三維點云進行識別和分割，做單體化處理，對進行單體化處理后的數據做進一步的數據分析，得到樣木的樹高、胸徑等參數，最后結合數據采集單元獲取的環境信息，形成數據處理報告，并將其導入到數據管理單元進行管理和維護；

數據管理單元，對數據采集單元獲取的數據以及后續處理得到的數據進行存儲與維護。