一种树木多参数图像处理方法技术

本发明专利技术公开了一种树木多参数图像处理方法

【技术实现步骤摘要】
一种树木多参数图像处理方法、装置、终端及介质


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种树木多参数图像处理方法
、
装置
、
终端及介质
。

技术介绍

[0002]树木调查成为资源调查，项目建设控制性详细规划调整与修正
、
立项及设计方案等开发报建审批阶段的必备工作
。
树木调查主要包括树木位置
、
胸径
、
树高
、
冠幅等多参数信息
。
目前，已有的树木调查图像测量方法，大致分为两类：
[0003](1)
基于距离已知值的单像量测算法：主要根据已知长度与共线
、
共面约束，进行距离量测
。
例如在采集影像时，靠近待测树木放置拍摄标杆
、
标尺
、
模版或选用已知长度目标进行同时拍摄，或者在测量过程中，通过激光测距传感器
、
钢尺获取测站点到树木的距离，也可限定或获取拍摄角度
、
拍摄高度
。
通过以上三种方式获得距离参照值，解算树木胸径
、
树高
、
冠幅
。
[0004](2)
基于前方交会的像对量测算法：主要根据拍摄两张不同角度的像对，前方交会计算量测点的三维坐标或深度值，推算距离
。
分为单次采集和两次采集两种方式：单次采集如论文
《
基于双目视觉的树木高度测量方法研究
》
，通过双目相机标定获取相机镜头参数，结合
SGBM
算法与
BM
算法进行匹配，获得待测树木的深度图像，进而对树木关键点的空间坐标进行提取，计算测得树高结果，同时将深度学习与双目视觉相结合，实现树种的识别与检测；两次采集主要通过限制拍摄位置处于同一水平直线，根据云台平面的简易刻度确定基线距离，或者通过经纬仪量测角度信息获取两次采集相
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种树木多参数图像处理方法
、
装置
、
终端及介质，针对单目相机采集单目
、
双目影像实现图像量测操作难度大
、
效率低
、
适用场景有限的问题，本专利采用基于
GNSS/IMU
的双目相机，一次性采集两张不同位置和角度的像对，同时研发基于
SOLO
框架的多尺度树冠和树干精细分割方法，实现一次影像采集，多个树木参数的同步量测
。
[0006]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种树木多参数图像处理方法，包括：
[0007]获取目标树木的图像，输入预设的树木目标点三维坐标计算模型，得到所述目标树木的三维坐标以及基本参数；所述基本参数包括树高参数
、
冠幅参数
、
树木绝对位置参数和胸径参数；
[0008]基于实例分割的树冠和树木提取模型分析所述基本参数以及三维坐标，获取所述目标树木的测量目标点的像方坐标；
[0009]利用已获得的测量目标点像方坐标至世界坐标的映射关系，得到测量目标点的世界坐标，获得树木绝对位置，通过对树木不同目标点的世界坐标进行求差，同步获取所述目标树木的树高
、
胸径
、
冠幅信息
。
[0010]进一步的，所述的树木多参数图像处理方法，还包括：
[0011]将所述目标树木的树高
、
胸径
、
冠幅信息进行数据入库处理，以进行树木资源信息管理
。
[0012]第二方面，本专利技术实施例提供了一种树木多参数图像处理装置，包括：
[0013]模型计算模块，用于获取目标树木的图像，输入预设的树木目标点三维坐标计算模型，得到所述目标树木的三维坐标以及基本参数；所述基本参数包括树高参数
、
冠幅参数
、
树木绝对位置参数和胸径参数；
[0014]模型提取模块，用于基于实例分割的树冠和树木提取模型分析所述基本参数以及三维坐标，获取所述目标树木的测量目标点的像方坐标；
[0015]坐标映射模块，用于利用已获得的测量目标点像方坐标至世界坐标的映射关系，得到测量目标点的世界坐标，获得树木绝对位置，通过对树木不同目标点的世界坐标进行求差，同步获取所述目标树木的树高
、
胸径
、
冠幅信息
。
[0016]进一步的，所述的树木多参数图像处理装置，还包括：
[0017]树木管理模块，用于将所述目标树木的树高
、
胸径
、
冠幅信息进行数据入库处理，以进行树木资源信息管理
。
[0018]第三方面，本专利技术实施例对应提供了一种终端设备，包括处理器
、
存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述树木多参数图像处理方法
。
[0019]此外，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述树木多参数图像处理方法
。
[0020]与现有技术相比，本专利技术实施例公开的一种树木多参数图像处理方法
、
装置
、
终端及介质，通过获取目标树木的图像，输入预设的树木目标点三维坐标计算模型，得到所述目标树木的三维坐标以及基本参数；基于实例分割的树冠和树木提取模型分析所述基本参数以及三维坐标；获取所述目标树木的测量目标点的像方坐标；利用已获得的测量目标点像方坐标至世界坐标的映射关系，得到测量目标点的世界坐标，获得树木绝对位置，通过树木不同目标点的世界坐标求差，同步获取所述目标树木的树高
、
胸径
、
冠幅信息
。
因此，本专利技术实施例能够通过双目影像一次性采集，处理获取视差图，进行目标检测
、
三维坐标计算实现树种
、
树高参数获取的方式，精确定位并识别了树木对象，进行了框选；克服了现有主流树木测量方法对到达点位的依赖，实现待测树木的绝对位置
、
胸径
、
冠幅
、
树高信息同步获取，另一方面合并树木测量与树种评估，减少外业工作量，简化合并为树木影像采集，方便内业校核，提高质量
。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种树木多参数图像处理方法的流程示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的一种树木多参数图像处理装置的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的一种树木目标点三维坐标计算模型结构示意图；
[0024本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种树木多参数图像处理方法，其特征在于，包括：获取目标树木的图像，输入预设的树木目标点三维坐标计算模型，得到所述目标树木的三维坐标以及基本参数；所述基本参数包括树高参数
、
冠幅参数
、
树木绝对位置参数和胸径参数；基于实例分割的树冠和树木提取模型分析所述基本参数以及三维坐标，获取所述目标树木的测量目标点的像方坐标；利用已获得的测量目标点像方坐标至世界坐标的映射关系，得到测量目标点的世界坐标，获得树木绝对位置，通过对树木不同目标点的世界坐标进行求差，同步获取所述目标树木的树高
、
胸径
、
冠幅信息
。2.
如权利要求1所述的树木多参数图像处理方法，其特征在于，还包括：将所述目标树木的树高
、
胸径
、
冠幅信息进行数据入库处理，以进行树木资源信息管理
。3.
如权利要求1所述的树木多参数图像处理方法，其特征在于，所述获取目标树木的图像，输入预设的树木目标点三维坐标计算模型，得到所述目标树木的三维坐标以及基本参数，具体包括：获取目标树木的图像，分别计算所述图像中树冠的最顶点
、
最左点和最右点，依据预设的树木目标点三维坐标计算模型得出所述目标树木的树冠的三维坐标并存储；算出所述最左点和最右点的之间距离，得到所述树冠的冠幅参数；计算所述图像中树干的最底点，依据所述树木目标点三维坐标计算模型得出所述树干的三维坐标并存储；算出所述最顶点和最底点之间的距离，得到所述树干的树高参数；以所述最底点为搜索起点计算所述图像中树干的
Hough
变换，提取水平方向的直线段，取所述直线段的中点，依据所述树木目标点三维坐标计算模型得出所述中点的三维坐标并存储，得到所述目标树木的树木绝对位置参数；以所述直线段为基准，垂直向上搜索，计算所述直线段或所述直线段的延长线与所述树干实体相交的最左点和最右点的中点与所述直线段的中点空间上的距离，找到与所述直线段的中点距离预设高度的参考线，所述参考线端点即为所述直线段与所述树干实体相交的最左点和最右点；算出所述树干实体相交的最左点和最右点之间的距离，得出所述目标树木的胸径参数
。4.
如权利要求1所述的树木多参数图像处理方法，其特征在于，所述预设的树木目标点三维坐标计算模型的计算公式为：其中，为所述测量目标点
W
在
IMU
惯导坐标系
b
系下的三维坐标，
O
b
为起点；为所述测量目标点
W
在世界坐标系
m
系下的三维坐标，
O
m
为起点；为所述测量目标点
W
在
相机坐标系
c
系下的三维坐标，
O
c
为起点；为所述
IMU
惯导坐标系
b
系到所述世界坐标系
m
系的转换矩阵；为
GNSS
接收机中心
O
n
至
IMU
中心
O
b
的矢量
O
n
O
b
在所述世界坐标系
m
系下的三维坐标；为所述
GNSS
接收机中心
O
n
在所述世界坐标系
m
系下的三维坐标；为所述相机坐标系
c
系到所述
IMU
惯导坐标系
b
系的转换矩阵；为双目相机左光心
O
c
在所述
IMU
惯导坐标系
b
系下的三维坐标，起点为
O
b
点
。5.
如权利要求1所述的树木多参数图像处理方法，其特征在于，所述实例分割的树冠和树木提取模型的数据增强方法，具体包括：对样本图像进行翻转和旋转处理，得到所述样本图像的类似样本数...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴幼丝，刘洋，胡鑫，赵传宝，张啸，黄淑娟，李冠耀，
申请(专利权)人：广州市城市规划勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：