[發明專利]一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法

在審

• 申請號: 202010418058.3
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111709986A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 王寧;李欣;陳杰;劉正林;滕杰;周偉;陳正宇;秦臻;徐君民;任亞群
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T7/11;G06T7/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：獲取勘測區域的原始點云數據，采用布料模擬算法對原始點云數據進行數據濾波，區分出地面點云和非地面點云；

步驟2：分別利用地面點云構建地表DEM，以及利用分水嶺算法從非地面點云中分出植被點云；

步驟3：計算植被點云與地表DEM豎直方向的空間距離，從所得的空間距離篩選出胸徑點云；

步驟4：提取每棵樹的胸徑點云，之后采用最小二乘算法擬合圓，獲取樹木胸徑和樹木平面位置；

步驟5：在擬合圓的基礎上，以大于2倍半徑的距離為新的檢索半徑在原始點云中進行Z方向檢索，取其最大值，并據此獲取樹木高度。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法，其特征在于：所述步驟3中，計算植被點云與地表DEM豎直方向的空間距離的具體步驟包括：

步驟3-1：對于任一植被點云獲取在xy平面上與其距離最小的地表DEM上的點云，具體計算如下：

設置R_i(x_i,y_i,z_i)為地表DEM上的點云坐標；C_j(x_j,y_j,z_j)為地表之上的植被點云坐標；對任一植被點云C_j(x_j,y_j,z_j)，計算地表點云R在(x_j-1,x_j+1)∩(y_j-1,y_j+1)范圍內的每一個點與C_j(x_j,y_j,z_j)在xy平面的距離取所有的平面距離d中最小值為d_min及最小距離所對應的地表點云，其坐標記為R_n(x_n,y_n,z_n)；

步驟3-2：計算任一植被點云C_j(x_j,y_j,z_j)與其對應的在xy平面距離最小值的地表點云R_n(x_n,y_n,z_n)在豎直方向上的距離

3.根據權利要求2所述的一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法，其特征在于：所述的步驟3中篩選出z_h＝[1.1m,1.4m]的點云作為胸徑處點云。

4.根據權利要求1所述的一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法，其特征在于：步驟4中提取的每棵樹的胸徑點云的具體步驟包括：

步驟4-1：沿著Z軸的投影方向，在XY平面上對步驟3所獲得的胸徑點云進行柵格化處理；

步驟4-2：采用連通區域標記算法對柵格化點云在三維空間進行剖分，劃分出每棵樹的胸徑點云。

5.根據權利要求4所述的一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法，其特征在于：步驟4-1中進行柵格化處理時所設置的分辨率為0.01m-0.02m。

6.根據權利要求4所述的一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法，其特征在于：所采用的連通區域標記算法包括設置以下兩個參數劃分不同區域：

參數A：不同區域之間的最小間隔；

參數B：同一區域內所包括的最少點云數量；

對于相鄰的兩個點云應同時滿足兩個點云之間的任意兩點距離大于參數A和某一區域內的點云數量大于或等于所設定的參數B兩個條件才會被分隔在兩個不同的區域中。

7.根據權利要求6所述的一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法，其特征在于：所述的參數A根據基于完成步驟3所獲得的結果進行先驗值設定，或根據完成所述步驟4-2的結果進行調節。

8.根據權利要求1所述的一種基于激光點云的輸電線下林木統計方法，其特征在于：所述樹木平面位置以圓心c(x,y)表示，所述的樹木胸徑為r，步驟5中計算樹木高度的步驟包括：

步驟5-1：在植被點云庫中，以c(x,y)為圓心，3r為半徑檢索范圍內的點云，取檢索范圍內z最大值為z_max；

步驟5-2：在地表DEM點云中以c(x,y)為圓心，以2r為半徑檢索，檢索距離圓心c(x,y)在xy平面最近的點，若R_m(x_m,y_m,z_m)與c(x,y)在xy平面距離最近，則取z_m地表高程，則樹高H＝z_max-z_m。