[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

本發明提供了一種基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法，包括以下步驟：S1，在覆蓋整個待調查森林樣地的圖像數據及環境數據；S2，利用SLAM方法對獲取的圖像數據進行處理，生成樣地三維模型；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，得到林木的三維空間坐標、高度、胸徑、的種類和數量等參數；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管理。該方法通過視覺相機和傳感器獲取森林數據，利用SLAM方法構建森林場景三維模型，通過點云分割和圖像識別完成森林數據的識別和分析，縮減了野外工作時間，提高了森林資源調查的效率，同時保證了森林資源調查結果的可驗證性。

技術領域

本發明涉及一種森林林木資源調查方法，屬于森林調查、計算機視覺和圖像處理技術領域。

背景技術

森林資源是自然資源的重要組成部分，是國民經濟和社會發展的重要物質基礎。隨著林業資源遭到人類過度砍伐利用導致木材短缺以及生態環境的惡化，人類不得不進行森林資源調查和規劃經營工作。而以林地、林木以及林區范圍內生長的動、植物及其環境條件為對象的森林資源調查為農林部門，木材使用者和制定實施國家政策的人員提供可靠信息。

林木調查是森林資源調查的主要內容，林木調查的調查因子主要包括樹種、年齡、胸徑、樹高等，這些數據的獲取需要大量的測量工具以及野外測量工作。目前這些測量工具的使用需要人工進行，觀測結果的準確性依賴于觀測者的工作素養和對測量工具使用的熟練程度，在很大程度上增加了調查數據的誤差；其次，由于森林環境的復雜性以及部分測量工具的體積和重量比較大，進一步增加了測量工作的難度，影響測量的效率；最后，獲取的調查結果是經過測量得到的數據，缺少必要的方法對數據的準確性進行驗證。因此，減少森林資源調查過程中人工的工作內容和工作難度，提高森林資源調查的速度和準確性中是森林資源調查過程中亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供了一種基于SLAM和圖像識別的森林林木資源調查方法，旨在提供一種對森林林木資源識別，調查因子自動獲取的森林林木資源調查方法，解決目前森林資源調查過程中人工依賴性大，成本高，調查效率低，周期長，調查結果的準確性無法驗證等問題，從而提高森林林木資源調查的效率和準確性，降低森林資源的調查成本。

本發明所述一種基于SLAM和深度學習的森林林木資源調查方法，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。

本發明所述一種基于SLAM和深度學習的森林林木資源調查方法，利用立體視覺相機、慣導和定位系統等傳感器等對待調查的森林樣地進行連續的圖像數據和環境信息的采集，分析得到的圖像數據以及相機的位姿信息，采用Spatial Mapping或者Kintinuous等SLAM算法生成三維空間點云即得到待調查樣地的三維模型數據。將得到的三維模型數據進行識別與分割，然后對分割后的數據進行處理，結合圖像數據，生成數據處理報告，得到林木的種類、數量、樣木的坐標、高度等調查因子。將數據處理報告、三維模型及原始數據導入到森林資源管理單元，進行森林資源數據的管理、查看、與歷史數據的對比以及生成各種報告。

本發明所述一種基于SLAM和深度學習的森林林木資源調查方法的實施裝置，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；