一种基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法技术

本发明专利技术提供了一种基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法，用以解决现有技术中树冠边界矢量化效率低的问题。所述边界矢量化方法，在树冠编码栅格单元的基础上，新建树冠标记栅格层，在当前栅格单元的树冠编码有效且未完成矢量化时，作为种子点，获得矢量化的树冠边界，再对边界范围内的栅格单元进行磁力标记，得到磁力标记的树冠栅格单元。本发明专利技术不依赖于树冠顶点信息，不需要建立空间索引，不需要判断栅格单元是否位于已经矢量化的树冠边界内，通过磁力标记能够快速地实现树冠边界矢量化，随着数据量的增加，运算时间线性增加，而不会出现几何化增长，运算效率高，节约时间，同时也适用于大数据量栅格的快速矢量化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法
本专利技术属于林木识别领域，具体涉及一种基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法。
技术介绍
在森林资源调查中，需要对一定地域范围内树木的数量和生存状态进行统计和监控。激光雷达、摄影测量等三维遥感技术可以直接测量森林的冠层空间结构，生成冠层高度模型，通过单木分割算法，对树冠栅格区域进行矢量化，将冠层高度模型划分为单个树冠区域，对树木进行有效的统计和监控。要获得单个树冠区域，就需要得到树冠矢量边界。现有技术中，通常有树冠顶点法和非树冠顶点法。其中，树冠顶点法，是当已知树冠顶点时，依次遍历树冠顶点，矢量化每个树冠边界，运算效率依赖于树冠顶点的个数。例如，一种单木分块识别方法，该方法需要已知的树冠顶点，依次对单个树冠区域进行矢量化。但是，这种方法当缺少树冠顶点信息时，无法进行树冠区域矢量化。另外，非树冠顶点法，是当树冠顶点未知时，依次遍每个栅格单元，判断栅格单元是否位于已经矢量化的树冠边界内。这种方法依次判断栅格单元是否位于已经矢量化的树冠边界内，运算量呈几何级数增长；即使采用空间索引加速判断栅格单元是否位于已经矢量化的树冠边界内，仍然需要大量运算，运算效率很低，耗时长。
技术实现思路
为了对林木进行统计和监测，提高树冠边界矢量化的效率，本专利技术实施例提供了一种基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法，不依赖于树冠顶点信息，不需要建立空间索引，不需要判断栅格单元是否位于已经矢量化的树冠边界内，通过磁力标记能够快速地实现树冠边界矢量化，随着数据量的增加，运算时间线性增加，而不会出现几何化增长，运算效率高，节约时间。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：一种基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法，所述边界矢量化方法包括如下步骤：步骤S1，读取栅格编码栅格数据；步骤S2，根据所述树冠编码栅格数据，新建树冠标记栅格层；步骤S3，根据栅格单元索引，判断当前栅格单元的树冠编码是否有效；当无效时，栅格单元索引加1，重复步骤S3；当有效时，进入步骤S4；步骤S4，根据所述树冠标记栅格层，判断当前栅格单元的标记状态；当标记状态为已完成矢量化，栅格单元索引加1，转入步骤S3；当标记状态为未完成矢量化，进入步骤S5；步骤S5，将当前栅格单元作为种子点，以种子点为初始点获得矢量化的树冠边界点；步骤S6，从种子点开始磁力标记所述矢量化的树冠边界范围内的栅格单元，得到磁力标记的树冠栅格单元；步骤S7，判断是否完成了所有树冠栅格单元的磁力标记，若未完成，转入步骤S3；若已完成，得到完整的磁力标记树冠矢量化边界。上述方案中，所述步骤S3和S4中，若栅格单元的树冠编码值有效，且栅格单元未标记为已矢量化树冠，则将该栅格单元作为待矢量化树冠栅格单元，定义为种子点。上述方案中，所述步骤S2中新建树冠标记栅格层，将树冠标记栅格层的初始值设为0，树冠标记值定义为树冠序号，树冠序号为大于0的整数，按照树冠的遍历顺序，树冠序号依次递增。上述方案中，所述步骤S5包括如下步骤：步骤S51，将当前栅格单元作为种子点，依次递减种子点的行坐标，直到找到种子点最北面的树冠边界栅格单元，作为树冠边界的开始点；根据开始点的左上角行列坐标计算地理坐标，保存开始点的左上角地理坐标；步骤S52，将开始点定义为移动点，移动点移动，得到树冠边界点；步骤S53，对于树冠边界凹区，会出现重复凹点，如果当前边界点坐标等于前一边界点坐标，则为重复凹点，不保存，否则，根据边界点行列坐标计算地理坐标，保存边界点地理坐标，获得矢量化的树冠边界点。上述方案中，所述步骤S52包括如下步骤：步骤S521，移动点指向东/南/西/北，记录移动点右上/右下/左下/左上角行列坐标，如果移动点的下一点未超出栅格外边界，进入步骤S522；如果移动点的下一点超出栅格外边界，则转入步骤S525；步骤S522，如果移动点的下一点是当前树冠上点，进入步骤S523；如果移动点的下一点不是当前树冠上点，则转入步骤S525；步骤S523，如果移动点的下一点的左侧点未超出栅格外边界，进入步骤S524；如果移动点的下一点的左侧点超出栅格外边界，则移动点不改变指向，移动点前进一个点，转入步骤S521；步骤S524，如果移动点的下一点的左侧点是当前树冠上点，则转入步骤S526；如果移动点的下一点的左侧点不是当前树冠上点，则移动点不改变指向，移动点前进一个点，转入步骤S521；步骤S525，中断当前方向，判断当前移动点是否与开始点重合；若不重合，则移动点转向南/西/北/东，进入步骤S521；若重合，则结束，所有移动点为树冠边界点；步骤S526，中断当前方向，判断当前移动点是否与开始点重合；若不重合，则移动点转向北/东/南/西，进入步骤S521；若重合，则结束，所有移动点为树冠边界点。上述方案中，所述步骤S6包括如下步骤：步骤S61，将种子点的标记设为树冠序号；步骤S62，定义磁力点链表；步骤S63，根据所述磁力点链表，循环磁力标记栅格单元，使用所述树冠序号更新树冠标记层。上述方案中，所述步骤S63中磁力标记中，当前树冠栅格单元的磁力标记连通时，如果当前磁力点上面的栅格单元属于当前树冠，并且未标记树冠序号，则当前磁力点的上一点连通；如果当前磁力点右侧的栅格单元属于当前树冠，并且未标记树冠序号，则当前磁力点的右侧点连通；如果当前磁力点下面的栅格单元属于当前树冠，并且未标记树冠序号，则当前磁力点的下一点连通；如果当前磁力点左侧的栅格单元属于当前树冠，并且未标记树冠序号，则当前磁力点的左侧点连通。上述方案中，所述步骤S63中磁力标记中，当前树冠栅格单元的磁力标记吸附时，如果当前磁力点的上一点连通，则标记当前磁力点的上一点，并添加到吸附磁力点链表；如果当前磁力点的右侧点连通，则标记当前磁力点的右侧点，并添加到吸附磁力点链表；如果当前磁力点的下一点连通，则标记当前磁力点的下一点，并添加到吸附磁力点链表；如果当前磁力点的左侧点连通，则标记当前磁力点的左侧点，并添加到吸附磁力点链表。上述方案中，所述步骤S63中磁力标记中，当前树冠栅格单元的磁力标记吸附更新时，如果处理完当前磁力点链表，则清空当前磁力点链表，将吸附磁力点链表转移到当前磁力点链表，清空吸附磁力点链表，开启新一轮磁力标记吸附；直至不出现新的吸附磁力点，磁力标记吸附结束。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术实施例基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法，不依赖于树冠顶点信息，不需要建立空间索引，不需要判断栅格单元是否位于已经矢量化的树冠边界内，通过磁力标记能够快速地实现树冠边界矢量化，随着数据量的增加，运算时间线性增加，而不会出现几何化增长，运算效率高，节约时间，同时也适用于大数据量栅格的快速矢量化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法，其特征在于，所述边界矢量化方法包括如下步骤：/n步骤S1，读取栅格编码栅格数据；/n步骤S2，根据所述树冠编码栅格数据，新建树冠标记栅格层；/n步骤S3，根据栅格单元索引，判断当前栅格单元的树冠编码是否有效；当无效时，栅格单元索引加1，重复步骤S3；当有效时，进入步骤S4；/n步骤S4，根据所述树冠标记栅格层，判断当前栅格单元的标记状态；当标记状态为已完成矢量化，栅格单元索引加1，转入步骤S3；当标记状态为未完成矢量化，进入步骤S5；/n步骤S5，将当前栅格单元作为种子点，以种子点为初始点获得矢量化的树冠边界点；/n步骤S6，从种子点开始磁力标记所述矢量化的树冠边界范围内的栅格单元，得到磁力标记的树冠栅格单元；/n步骤S7，判断是否完成了所有树冠栅格单元的磁力标记，若未完成，转入步骤S3；若已完成，得到完整的磁力标记树冠矢量化边界。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于树冠编码的磁力标记树冠边界矢量化方法，其特征在于，所述边界矢量化方法包括如下步骤：
步骤S1，读取栅格编码栅格数据；
步骤S2，根据所述树冠编码栅格数据，新建树冠标记栅格层；
步骤S3，根据栅格单元索引，判断当前栅格单元的树冠编码是否有效；当无效时，栅格单元索引加1，重复步骤S3；当有效时，进入步骤S4；
步骤S4，根据所述树冠标记栅格层，判断当前栅格单元的标记状态；当标记状态为已完成矢量化，栅格单元索引加1，转入步骤S3；当标记状态为未完成矢量化，进入步骤S5；
步骤S5，将当前栅格单元作为种子点，以种子点为初始点获得矢量化的树冠边界点；
步骤S6，从种子点开始磁力标记所述矢量化的树冠边界范围内的栅格单元，得到磁力标记的树冠栅格单元；
步骤S7，判断是否完成了所有树冠栅格单元的磁力标记，若未完成，转入步骤S3；若已完成，得到完整的磁力标记树冠矢量化边界。


2.根据权利要求1所述的磁力标记树冠边界矢量化方法，其特征在于，所述步骤S3和S4中，若栅格单元的树冠编码值有效，且栅格单元未标记为已矢量化树冠，则将该栅格单元作为待矢量化树冠栅格单元，定义为种子点。


3.根据权利要求1所述的磁力标记树冠边界矢量化方法，其特征在于，所述步骤S2中新建树冠标记栅格层，将树冠标记栅格层的初始值设为0，树冠标记值定义为树冠序号，树冠序号为大于0的整数，按照树冠的遍历顺序，树冠序号依次递增。


4.根据权利要求1所述的磁力标记树冠边界矢量化方法，其特征在于，所述步骤S5包括如下步骤：
步骤S51，将当前栅格单元作为种子点，依次递减种子点的行坐标，直到找到种子点最北面的树冠边界栅格单元，作为树冠边界的开始点；根据开始点的左上角行列坐标计算地理坐标，保存开始点的左上角地理坐标；
步骤S52，将开始点定义为移动点，移动点移动，得到树冠边界点；
步骤S53，对于树冠边界凹区，会出现重复凹点，如果当前边界点坐标等于前一边界点坐标，则为重复凹点，不保存，否则，根据边界点行列坐标计算地理坐标，保存边界点地理坐标，获得矢量化的树冠边界点。


5.根据权利要求4所述的磁力标记树冠边界矢量化方法，其特征在于，所述步骤S52包括如下步骤：
步骤S521，移动点指向东/南/西/北，记录移动点右上/右下/左下/左上角行列坐标，如果移动点的下一点未超出栅格外边界，进入步骤S522；如果移动点的下一点超出栅格外边界，则转入步骤S525；
步骤S522，如果移动点的下一点是当前树冠上点，进入步骤S523；如果移动点的下一点不是当前树冠上点，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清旺，田昕，李增元，庞勇，李世明，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11