[發(fā)明專利]基于體素生長和地面激光點云的樹木胸徑自動計算方法

有效

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• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN109002418B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 陳一平;吳榮仁;賈宏;李軍;王程
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 廈門致群專利代理事務所(普通合伙) 35224
• 代理人: 劉兆慶;陸慶紅

1.一種基于體素生長和地面激光點云的樹木胸徑自動計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、從利用地面激光掃描裝置獲取的三維森林點云數據集cloud1中截取出距離地面一定距離內的點云并濾除其中的地面點，得到點云數據集cloud2；

S2、對步驟S1得到的cloud2中的每個點估計法向量，利用法向量的Z分量對cloud2濾波，得到點云數據集cloud3；

S3、對步驟S2得到的cloud3以一定長寬高進行體素化劃分，并計算每個體素中存在的點數量，然后在最頂層的體素搜索出點數量大于閾值N的體素，向下生長出樹干；再從次頂層搜索出點數大于閾值N的體素，向下生長出樹干，此過程不包括最頂層中已被生長過的體素；依次操作，直到最底層的體素，生長出全部豎條狀的可能樹干，濾除樹干高度差小于閾值H的樹干點云，以排除樹葉噪聲的干擾，最后得到樹干tree_i，i∈[1，t_n]，t_n為整個cloud3中樹干的數量；

S4、從距離步驟S3得到的tree_i最低點1.3米處開始，向上截取一定厚度的樹干點云切片，并將樹干點云切片記為slice_i，利用slice_i中每個點的法向量相互叉乘，得到與樹干tree_i位于slice_i處垂直的平面，將slice_i中的點投影到該平面，獲得每棵樹在1.3米處的切片投影，投影得到的點云數據集記為Pcloud_i，i∈[1，t_n]；

S5、對步驟S4中得到的Pcloud_i進行圓擬合，得到每棵 樹干所處位置的XY值及其直徑d_i，所述直徑即該樹木的胸徑。

2.如權利要求1所述的基于體素生長和地面激光點云的樹木胸徑自動計算方法，其特征在于：步驟S4中所述的樹干點云切片厚度為5cm。

3.如權利要求2所述的基于體素生長和地面激光點云的樹木胸徑自動計算方法，其特征在于：步驟S2中利用法向量的Z分量對cloud2濾波的具體步驟為：對cloud2中的每個點，利用其最近的50個點估計該點所在平面的法向量n_i＝(n_ix，n_iy，n_iz)，當該點的n_iz的絕對值大于一定的閾值n_zth，就將該點濾除，余下的點云記為cloud3。