[發(fā)明專利]一種基于點云數(shù)據(jù)的單木分割方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711466171.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108198190A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭彥明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京數(shù)字綠土科技有限公司
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/60
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳迪

本申請?zhí)峁┝艘环N基于點云數(shù)據(jù)的單木分割方法及裝置，能夠提升單木分割精度。包括：基于地基激光雷達(dá)掃描獲取的點云數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)字高程模型；基于所述數(shù)字高程模型對所述點云數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，在所述歸一化的點云數(shù)據(jù)中提取預(yù)定高度胸徑的點云數(shù)據(jù)，基于提取的點云數(shù)據(jù)獲取所述胸徑的圓心位置；依據(jù)所述胸徑的圓心位置以及設(shè)定的聚類算法進(jìn)行單木分割。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及點云數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于點云數(shù)據(jù)的單木分割方法及裝置。

背景技術(shù)

通過森林資源普查獲取樹木的空間位置及形態(tài)參數(shù)，確定樹木的生長數(shù)量，并依據(jù)樹木的形態(tài)參數(shù)評估樹木的健康狀態(tài)是評估生態(tài)系統(tǒng)的一項重要工作。地基激光雷達(dá)(LiDAR，Light Detection And Ranging)通過利用傳感器發(fā)出的激光，測定目標(biāo)物與傳感器之間的距離，將測定的距離信息進(jìn)行變換，可以獲取目標(biāo)物的點云數(shù)據(jù)，基于點云數(shù)據(jù)實現(xiàn)樹木的單木分割。其中，在實現(xiàn)單木分割時，地基激光雷達(dá)通過自下而上的掃描方式，獲取詳細(xì)的樹木點云數(shù)據(jù)，對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行二維霍夫變換，檢測樹干并用圓擬合或橢圓擬合求取樹干直徑(胸徑)，利用樹干直徑擬合樹干生長方向，獲取單木樹高。基于單木樹高對單木進(jìn)行識別，可以進(jìn)一步獲取樹木位置、樹冠、枝下高和立木材積等形態(tài)參數(shù)，從而可以依據(jù)形態(tài)參數(shù)進(jìn)行森林資源管理。

但該單木分割方法，由于對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行二維霍夫變換，以進(jìn)行二維霍夫變換得到的二維數(shù)據(jù)進(jìn)行圓擬合或橢圓擬合求取樹干直徑，在二維變換中，林下灌木經(jīng)二維霍夫變換得到的二維數(shù)據(jù)會影響擬合的樹干直徑以及樹干數(shù)，因而，該方法適用于林下灌木較少且株數(shù)密度小的情況，對于林層較復(fù)雜的情形，會使得單木分割精度較低，例如，分割得到的單木數(shù)過多或過少，從而影響森林資源的有效管理。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請的目的在于提供基于點云數(shù)據(jù)的單木分割方法及裝置，能夠提升單木分割精度。

第一方面，本發(fā)明提供了基于點云數(shù)據(jù)的單木分割方法，包括：

基于地基激光雷達(dá)掃描獲取的點云數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)字高程模型；

基于所述數(shù)字高程模型對所述點云數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，在歸一化的點云數(shù)據(jù)中提取預(yù)定高度胸徑的點云數(shù)據(jù)，基于提取的點云數(shù)據(jù)獲取所述胸徑的圓心位置；

依據(jù)所述胸徑的圓心位置以及設(shè)定的聚類算法進(jìn)行單木分割。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述基于地基激光雷達(dá)掃描獲取的點云數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)字高程模型包括：

對所述點云數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)劃分；

對于每一格網(wǎng)，獲取格網(wǎng)內(nèi)的最低位置點云，計算格網(wǎng)內(nèi)其他點云至所述最低位置點云的距離；

若所述距離小于設(shè)定的地面點距離閾值，將所述距離對應(yīng)的其他點云作為該格網(wǎng)地面點；

基于所述格網(wǎng)地面點以及最低位置點云，構(gòu)建所述數(shù)字高程模型。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述基于所述數(shù)字高程模型對所述點云數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化包括：

針對每一格網(wǎng)，計算原始點云中每個點與每個格網(wǎng)高程值的相對位置，得到歸一化的點云數(shù)據(jù)。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，在對所述點云數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)劃分之前，所述方法還包括：

依據(jù)預(yù)先設(shè)置的樣本點云數(shù)據(jù)分類器，對所述點云數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；

保留樹木分類和地面分類對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)，刪除其他分類的點云數(shù)據(jù)。

結(jié)合第一方面、第一方面的第一種可能的實施方式至第三種可能的實施方式中的任一可能的實施方式，本發(fā)明提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述方法還包括：