[發明專利]平面約束下的立木高度提取方法

在審

• 申請號: 201811227464.0
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109448043A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 徐愛俊;陳相武;周素茵
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G01B11/06
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 冉國政

1.一種平面約束下的立木高度提取方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：參照物的選取

a.選取一個長度大于寬度、高度和寬度相等的長方體作為參照物；

步驟二：獲取待測高度的立木圖像

b.在自然環境下使用移動手機設備拍攝所述參照物圖像；

c.將步驟一中選取的參照物放置于待測高度的樹木旁邊，使用所述相機拍攝含有所述參照物的立木圖像；

步驟三：參照物輪廓識別

d.參照物模版匹配

采用金字塔模版匹配的方法找到參照物在所述立木圖像中的位置；

e.Canny算子輪廓邊緣檢測

采取canny算子邊緣檢測，對步驟d匹配到圖像中的參照物進行邊緣檢測，提取幾何信息并進行特征點坐標的計算；

f.hough變換提取直線特征

將步驟e獲取的參照物邊緣特征點坐標按指定步長n離散化為多個小格，然后采用“多對一”映射，計算圖像空間中共線的多個像素點在參數平面中對應的參數值，若計算結果落在參數平面某一小格內，就使該小格的累加器加1，累積值最大的小格即為圖像空間中直線的參數；

步驟四：滅點坐標檢測

g.利用滅點幾何和射影幾何來進行距離估計

用直線與滅點之間的一致性度量性表示直線與滅點之間的位置關系，用不同直線間的距離表示相似程度，評判比較兩者之間的相似程度，評判結束后根據射影幾何原理，對平行直線段組中的任意一條直線ij，及其對應的滅點v，由i,j,v三點共線可得公式(1)：

(y_v-y_i)(x_j-x_i)-(x_v-x_i)(y_j-y_i)＝0 (1)

式中x_i、x_j、x_v、y_i、y_j、y_v分別為i點的x坐標，j點的x坐標，v點的x坐標，i點的y坐標，j點的y坐標，v點的y坐標的圖像坐標；

步驟五：構建交比信息

h.豎直平面上線段長度計算

通過所述參照物高度，來進行樹木高度信息的提取：

真實三維空間坐標和二維圖像坐標之間交比的關系，如式(2)所示：

其中S點為真實空間所有垂直直線的交點，且這個點在無窮遠處，Q點為真實空間內同一方向所有水平直線的交點，這個點也在無窮遠處，因為S點和Q點的距離在真實空間下都為無窮遠，所以實際距離和無窮遠相比，點Q和點N的差異可以忽略不計，則推出SN/SQ＝1，可得公式(3)：

在上式中，二維平面上坐標信息都可以直接在圖像上的得到計算出來，設定MN為已知高度的參照物，從而可以通過兩者之比來計算待測物MQ的高度，設定待測立木高度為T₂,已知T₂＝MQ則可根據像素之間的比例關系求出待測立木的高度。