【技术实现步骤摘要】
一种基于激光点云数据的树干材积获取方法
本专利技术涉及一种树干参数提取技术,尤其是涉及一种基于激光点云数据的树干材积获取方法。
技术介绍
地面三维激光扫描技术(TerrestrialLaserScanningTechnology,简称TLS)是一种新型的测绘技术,产生于20世纪90年代。TLS可快速准确的获得目标物体表面的点云数据信息,从而可以快速构建目标物体的三维模型。经过近20多年来的发展,三维激光扫描仪已经可以连续快速地对被观测物体进行非接触式测量,其通过获取物体表面至扫描仪的距离和发射强度获取大量物体表面的三维点云数据。使用TLS提取林业相关参数是近10年来的研究热点。树干材积是测树学中的基本测树因子,是树木经济价值的直接体现,也是计算树木生物量与碳储量的基础。传统上将树干简化为一个绕中心轴旋转的旋转体,以此为基础估算树干材积。然而树干形状是不规则的,旋转体的简化结构过于简化了树干的几何形状,在此基础上计算得到的树干材积必定与树干的真实材积存在着差异,也正因如此,如何准确计算树干材积是林业工作者一直关注的问题。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的是针对现有技术的不足,提供一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,用以根据树干点云获取精确的树干材积。为达到上述目的,本专利技术采用以下技术方案:一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,包括如下步骤:步骤1,对树干点云垂直分段;步骤2,逐一计算各个垂直分段的体积;步骤3,计算所有垂直分段体积的累加和。优选的,所述步骤1,对树干点云垂直分段,包括:以高度为标准,计算树干点云中的最低点plowest,其中zl ...
【技术保护点】
一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1,对树干点云垂直分段;步骤2,逐一计算各个垂直分段的体积;步骤3,计算所有垂直分段体积的累加和。
【技术特征摘要】
1.一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1,对树干点云垂直分段;步骤2,逐一计算各个垂直分段的体积;步骤3,计算所有垂直分段体积的累加和。2.根据权利要求1所述的一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,其特征在于:所述步骤1,对树干点云垂直分段,包括:以高度为标准,计算树干点云中的最低点plowest,其中zlowest为最低点plowest的高度值,并以所述最低点plowest为基础计算树干的高度;构建平面π0与π1,其方程分别为z=zlowest与z=zlowest+thickness,其中thickness是每一个垂直分段的高度值;则位于平面π0与π1间的点云形成树干点云的一个垂直分段Q0;继续向上构建平面π2,其方程为z=zlowest+thickness*2,则位于平面π1与π2间的树干点云形成另一个垂直分段Q1;则,平面πi的方程可表示为z=zlowest+thickness*i,位于平面πi与πi+1间的树干点云形成点云垂直分段Qi;其中,平面πi与平面πi+1分别称为垂直分段Qi的下平面与上平面;按照上述垂直分段的构建方法直至树梢部位得到若干个树干点云的垂直分段。3.根据权利要求2所述的一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,其特征在于:所述步骤2,逐一计算各个垂直分段的体积,包括:计算垂直分段在下平面的投影点集;计算垂直分段的断面轮廓点;构建断面轮廓曲线并计算树干断面的断面积;计算垂直分段的体积。4.根据权利要求3所述的一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,其特征在于:所述计算垂直分段在下平面的投影点集,包括:计算垂直分段Qi在其下平面的投影点集Qi′;将垂直分段Qi中的树干点云投影至垂直分段Qi的下平面πi得到一个平面点集Qi′;计算平面点集Qi′的凸包多边形的质心点作为平面点集Qi′的几何中心点ci。5.根据权利要求4所述的一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,其特征在于:所述计算垂直分段的断面轮廓点,包括:设点pm为垂直分段Qi中的一个点,pm′表示点pm在垂直分段Qi下平面的投影,则几何中心点ci与投影点pm′构成的向量与X轴的夹角可表示为:根据角度分区的角度值θ,将平面点集Qi′中的点分为个角度分区,每个角度分区Qij中的点可表示为:计算每一个角度分区Qij中点的重心点,所述重心点为所述角度分区中所有点的几何平均值;并将所述重心点作为所述角度分区的轮廓点,由此得到垂直分段Qi的个轮廓点。6.根据权利要求5所述的一种基于激光点云数据的树干材积获取方法,其特征在于:构建断面轮廓曲线并计算树干断面的断面积,包括:设垂直分段Qi的断面轮廓点集合用Rprofile表示,首先采用非...
【专利技术属性】
技术研发人员:尤磊,宋新宇,冯岩,郭颂,李小可,
申请(专利权)人:信阳师范学院,
类型:发明
国别省市:河南,41
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