[发明专利]一种基于三维点云的树径矫正测量方法

权利要求书

1.一种基于三维点云的树径矫正测量方法，其特征在于，包含以下步骤：

第一步，用激光雷达获取树木的三维点云，并截取高度z1至z2的点云数据，得到一个圆柱体点云集；

第二步，求取上表面圆中心点的坐标,上表面点云的坐标为(x_i,y_i,z₁)i∈1,2,…,m，上表面圆的中心点坐标O₁＝(x_u,y_u,z₁)，计算方式如下：

其中m代表上表面点的数量，x_i表示点的x坐标，y_i表示点的y坐标，所以O₁＝(x_u,y_u,z₁)；

第三步，求取下表面圆中心点的坐标,下表面点云的坐标为(x_j,y_j,z₂)j∈1,2,…,n；下表面圆的中心点坐标O₂＝(x_d,y_d,z₂),计算方式如下：

其中n代表下表面点的数量，x_j表示点的x坐标，y_j表示点的y坐标，所以O₂＝(x_d,y_d,z₂)；

第四步，将上下表面中心点相连得到空间直线a,求取直线与Z轴的夹角即为树木的倾角，上下表面中心点连接线的方向向量与z轴的夹角，计算方式如下：

其中，θ为树木倾角；

第五步，求取上表面椭圆长轴R；未矫正之前椭圆长轴长度，上表面点中与中心点距离最大的点，此点与中心点的距离即为椭圆的长轴长度R，计算方法为：

其中，m为上表面圆中点的数量；

第六步，求取矫正后树径值，即为第五步中椭圆长乘以第四步中树木倾角的余弦值；矫正后树径真实值r,计算方法为：

r＝R cosθ (5)

r即为矫正后树木直径。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维点云的树径矫正测量方法，其特征在于所述第二、三步骤中的上下表面点云处理方法，其计算方法为：对点云的坐标进行处理，求取上下表面的中心点的坐标。

3.根据权利要求1所述的所述的一种基于三维点云的树径矫正测量方法，其特征在于所述第四步连接上下表面中心点所得直线可以体现树的位姿,其方向向量与z轴的夹角即为树的倾角，其计算方法为计算两向量的夹角。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维点云的树径矫正测量方法，其特征在于所述第五步未矫正圆的直径的测量，其计算方法为：计算上表面点中与中心点距离最大的点，此点与中心点的距离即为椭圆的长轴长度。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维点云的树径矫正测量方法,其特征在于所述第六步求取真实树径的方法，其计算方法为：将第五步中所得长轴长乘以倾角的余弦值即为矫正后真实树径值。