專利名稱：基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及林木測(cè)量，尤其涉及一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
森林蓄積量是國(guó)家自然資源的重要組成部分，其消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)是林業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的主要標(biāo)志，也是制定采伐培育計(jì)劃的依據(jù)。傳統(tǒng)的森林林木胸徑測(cè)量方法如采用胸徑測(cè)量圍尺或輪尺，將長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換為直徑刻度，從而進(jìn)行林木胸徑估測(cè)，操作中受環(huán)境及人為因素影響大，結(jié)果誤差極大。為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明人提供了一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足以及實(shí)際應(yīng)用的需要，本發(fā)明提供一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單快速、無(wú)接觸的立木胸徑測(cè)量。本發(fā)明是通過(guò)以下具體技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，所述方法包括以下步驟步驟一、對(duì)所拍攝的立木圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取單像素的激光光斑骨架部分后，得到所述激光光斑在相平面的點(diǎn){V,V )；步驟二、根據(jù)光學(xué)相似三角形原理，將上述激光光斑落在相平面的點(diǎn)(X’，Y’ )向三維空間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到點(diǎn)(X，Y，Z)；步驟三、對(duì)上述所得三維空間點(diǎn)(X，Y，Z)進(jìn)行處理后，向水平方向進(jìn)行投影得點(diǎn)(Xs, Ys);采用最小二乘圓擬合方法對(duì)點(diǎn)(Xft，Yft)進(jìn)行圓擬合；步驟四、上述擬合后所得圓半徑參數(shù)即為被測(cè)立木的胸徑大??；步驟二中所述根據(jù)光學(xué)三角原理，將激光光斑落在相平面的坐標(biāo)點(diǎn){V ,V )向三維空間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到點(diǎn)(X，Y，Z)包括由以下表達(dá)式
權(quán)利要求
1.一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，其特征在于，所述測(cè)量方法包括如下步驟 步驟一對(duì)所拍攝的立木圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取單像素的激光光斑骨架部分后，得到所述激光光斑在相平面的點(diǎn){V,V )； 步驟二 根據(jù)光學(xué)相似三角形原理，將上述激光光斑落在相平面的點(diǎn)(X’，Y’ )向三維空間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到點(diǎn)(X，Y，Z)； 步驟三對(duì)上述所得三維空間點(diǎn)(X，Y，Z)進(jìn)行處理后，向水平方向進(jìn)行投影得點(diǎn)(xs，Yft);采用最小二乘圓擬合方法對(duì)點(diǎn)(Xft，Yft)進(jìn)行圓擬合； 步驟四上述擬合后所得圓半徑參數(shù)即為被測(cè)立木的胸徑大??；
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，其特征在于，步驟二中所述根據(jù)光學(xué)相似三角形原理，將激光光斑落在相平面的點(diǎn)(X’，Y’)向三維空間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到點(diǎn)(X，Y，Z)包括 由以下表達(dá)式實(shí)現(xiàn)由立木圖像的相平面的坐標(biāo)點(diǎn)(Χ’，γ’)向三維空間的坐標(biāo)點(diǎn)(Χ，Υ，Ζ)的轉(zhuǎn)換；其中，f為實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的焦距，b為激光源到攝像機(jī)光軸的距離，Θ為激光源A射出的光平面與COMS平面所成夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，所述將激光光斑落在相平面的點(diǎn)(X’，Y’)向三維空間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到點(diǎn)(X，Y，Z)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型的建立包括相平面坐標(biāo)系V O’ Y’的建立與三維坐標(biāo)系中XOY平面平行，且三維坐標(biāo)系原點(diǎn)O穿過(guò)攝像機(jī)光軸所在位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型的建立包括激光源A的位置位于攝像機(jī)光軸的下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型的建立包括激光源發(fā)射所形成的激光平面恰好與水平面平行，且上述激光源A射出的光平面與COMS平面所成夾角Θ角度可測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，其特征在于，步驟三中所述對(duì)所得三維空間點(diǎn)(X，Y，Z)進(jìn)行處理，包括對(duì)三維空間點(diǎn)(X，Y，Z)中異常點(diǎn)的判斷以及對(duì)滿足坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及圓擬合要求的點(diǎn)進(jìn)行篩選。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，其特征在于，步驟三中上述處理后的三維空間點(diǎn)(X，Y，Z)，向水平方向進(jìn)行投影得點(diǎn)(XS，YS)，包括將三維空間點(diǎn)所在坐標(biāo)平面向水平面投影，所述水平面與三維空間點(diǎn)所在坐標(biāo)平面之間的夾角為90° -Θ ;所述投影所得點(diǎn)(XS，YS)與三維空間點(diǎn)中的(X，Y)之間存在如關(guān)系 X投=X Y投=Y*cos(90° -Θ)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，其特征在于，采用最小二乘圓擬合方法對(duì)點(diǎn)(xft，Yft)進(jìn)行圓擬合包括以下步驟(如下原理推導(dǎo)式中采用X，Y來(lái)表達(dá)Xft，Y投) 令
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法，所述方法涉及林木測(cè)量，所述方法包括利用一臺(tái)相機(jī)及激光器構(gòu)建立木胸徑測(cè)量系統(tǒng)；利用上述相機(jī)對(duì)被測(cè)立木進(jìn)行拍照以獲取立木圖像；對(duì)拍攝的立木圖像進(jìn)行預(yù)處理后，得到所述激光光斑落在相平面的點(diǎn)(X’，Y’)；根據(jù)光學(xué)相似三角形原理，將上述激光光斑落在相平面的點(diǎn)(X’，Y’)向三維空間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到點(diǎn)(X，Y，Z)；對(duì)上述所得點(diǎn)(X，Y，Z)進(jìn)行處理后，向水平方向進(jìn)行投影得點(diǎn)(X投，Y投)；采用最小二乘圓擬合方法對(duì)點(diǎn)(X投，Y投)進(jìn)行圓擬合，擬合后所得圓半徑參數(shù)即為被測(cè)立木的胸徑大小。本發(fā)明所述基于光學(xué)相似三角形法的立木胸徑測(cè)量方法具有算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)接觸快速測(cè)量立木胸徑的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/08GK102927921SQ20121045196
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者王典, 王建利, 李婷, 劉晉浩 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)