[發明專利]基于半球圖像的樹高測量方法

有效

• 申請號: 202010097167.X
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111307046B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 宋佳音;張曉鵬;宋文龍;朱慶林;池志祥
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于半球圖像的樹高測量方法，其特征在于：利用配有魚眼鏡頭的智能終端采集半球圖像，基于魚眼鏡頭的標定和校正原理建立樹高測量模型并計算樹高的方法，采用智能終端、與智能終端適配的魚眼鏡頭和激光測距儀組成的測量裝置，利用黑白棋盤格標定板配合測量裝置確定畸變系數，在智能終端屏幕上選取被測樹木的最高點及最低點，經過測量程序計算得到樹高；其中：魚眼鏡頭與激光測距儀均通過夾具固定在智能終端上；智能終端具有觸控屏、陀螺儀和藍牙模塊，智能終端上的相機具有十字中心參考線；激光測距儀與智能終端通過藍牙通信；黑白棋盤格標定板為正方形，邊長為1米，每格大小為50mm*50mm；智能終端固化了測量操作程序；

測量方法包括如下步驟：

1)使用智能終端拍攝黑白棋盤格標定板照片：將標定板垂直于地面固定，利用智能終端陀螺儀保證相機垂直于地面拍攝，相機與標定板距離1-2米之間，激光測距儀測量到標定板的準確距離數值h，拍攝時相機的十字中心參考線的中心點對準標定板任一方格的任一角點，該點即為標定板原點；

2)將照片導入計算機系統的MATLAB程序，將圖像中心點作為圖像坐標系原點O″建立圖像坐標系，以像素為單位，沿水平及垂直坐標軸方向分別選取10個標定板小格角點，已知像素坐標，通過計算確定與智能終端相機適配的魚眼鏡頭的畸變系數k_x和k_y，畸變系數k_x和k_y是關于標定板小格角點像素坐標(u,v)的函數，即：

其中，圖像的中心點O″的像素坐標為(u₀,v₀)，h為智能終端到標定板的距離，由激光測距儀測得；角點的像素坐標為(u,v)，r為標定板內角點到標定板原點的距離，以毫米為單位；將10個角點數據代入公式(1)計算得到的平均值作為k_x和k_y的最終值，將k_x和k_y代入智能終端已經固化的測量程序中；

3)測量樹高：打開智能終端的測量程序開始進行測量，利用智能終端陀螺儀使其垂直于地面，激光測距儀將測得的待測樹木距離h通過藍牙傳輸給智能終端，在智能終端觸控屏上選取被測樹木的最高點B及最低點A，世界坐標系中的A點和B點的坐標分別為(x_A,y_A,h)和(x_B,y_B,h)，計算公式為：

式中，(u,v)是A點和B點在圖像坐標系中的像素坐標，h為激光測距儀測得的待測樹木距離，根據空間內兩點之間的距離計算得到樹高H為：

2.根據權利要求1所述的基于半球圖像的樹高測量方法，所述智能終端為智能手機或平板電腦。

3.根據權利要求1所述的基于半球圖像的樹高測量方法，所述激光測距儀為具有藍牙功能的激光測距儀成品或工業激光測距傳感器模塊加裝藍牙模塊。