[發明專利]一種單株樹木骨架點提取方法、裝置、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 201811418744.X
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109712229A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 莊崯國
• 申請（專利權）人: 漳州通正勘測設計院有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊玉芳

本發明公開了一種單株樹木骨架點提取方法、裝置、設備及存儲介質，方法包括：獲取單株樹木點云數據，并根據單株樹木點云數據提取單株樹木點云數據的基部根節點。構建單株樹木點云數據的Kd?Tree數據結構。根據Kd?Tree數據結構、單株樹木點云數據的基部根節點以及鄰近點搜索法構建單株樹木點云鄰域圖。根據點云鄰域圖以及Dijkstra算法，以獲得單株樹木點云數據測地圖。獲取測地圖中的最大路徑距離，并根據最大路徑距離將單株樹木點云數據進行分層，并計算各分層點云數據的中心點，以獲得單株樹木骨架點。本發明解決單株樹木點云數據存在缺失或密度較低情況下單株樹木骨架點難以提取的情況，以保證單株樹木骨架點精度和完整性問題。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種單株樹木骨架點提取方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

單株樹木作為森林中的重要組成部分，其高逼真度三維幾何模型現已廣泛應用于林學、生態學、遙感及數字城市等領域。隨著地面激光雷達的興起，因其可快速、非接觸式地采集單株樹木幾何結構的三維信息，使得高逼真度單株樹木幾何模型重建成為可能。目前國內外針對單株樹木幾何建模研究中運用單株樹木骨架點實現單株樹木三維幾何模型的方法居多；骨架點被定義為枝干幾何中心，其表征樹木枝干三維幾何模型主體結構及特征，因此通過骨架點提取算法得到單株樹木骨架點可為后續高精度單株樹木幾何建模奠定基礎。

現有技術的缺陷：

基于水平集的方法：該方法通過提取點云數據中每點的k個近鄰點并連接得到鄰域圖；然后運用最短路徑算法求出每個點至用戶預先設定的根節點的路徑距離；最后將具有相同路徑距離的點構成水平集并計算水平集的中心點即可得到骨架點?；谒郊姆椒▽δ繕它c云數據的完整性和質量要求較高，當點云出現缺失或者點云密度較小時會出現骨架點無法提取的情況；同時該方法較難處理枝條分叉或水平生長的情況，造成這種情況在于水平集的方法涉及到最短路徑距離的問題，通過設定一定路徑距離將點云進行分集，此時算法難以判斷各水平集所在枝條的位置及其點云走向。

基于聚類的方法：該方法通過歐式聚類的方法尋找每個點的近鄰點并連接成鄰域圖，然后根據鄰域圖中各點的鄰近關系得出每個點至根節點的最短距離進行聚類并計算各聚類集合的中心作為骨架點?；诰垲惖姆椒ㄆ涮攸c與水平集類似，但該方法難以設置較合理的聚類距離閾值且設置不同的根節點其得到的骨架點有差異。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種單株樹木骨架點提取方法、裝置、設備及存儲介質，本發明采用的單株樹木骨架點提取方法結合水平集、聚類方法等方法的思想提取單株樹木骨架點，解決單株樹木點云數據存在缺失或密度較低情況下單株樹木骨架點難以提取的情況，以保證單株樹木骨架點精度和完整性問題。

本發明實施例提供了一種單株樹木骨架點提取方法，包括：

獲取單株樹木點云數據，并根據所述單株樹木點云數據提取單株樹木點云數據的基部根節點；

構建單株樹木點云數據的Kd-Tree數據結構；

根據所述Kd-Tree數據結構、所述單株樹木點云數據的基部根節點以及鄰近點搜索法構建單株樹木點云鄰域圖；

根據所述點云鄰域圖以及Dijkstra算法，以獲得單株樹木點云數據測地圖；

獲取所述測地圖中的最大路徑距離，并根據所述最大路徑距離將所述單株樹木點云數據進行分層，并計算各分層點云數據的中心點，以獲得單株樹木骨架點。

優選地，獲取單株樹木點云數據，并根據所述單株樹木點云數據提取單株樹木點云數據的基部根節點，具體包括：

根據所述單株樹木點云數據提取單株樹木主干基部預定高度的點云數據；