[发明专利]一种基于手持移动扫描点云的树木胸径提取统计的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于手持移动扫描点云的树木胸径提取统计的方法，利用手持三维激光扫描装置采集目标区域内树木的三维点云数据；通过滤波算法分离预处理后点云数据中的地面点与非地面点，并利用地面点对非地面点进行高程归一化处理；对高程归一化处理后的点云数据进行切片，筛选出树木胸径点云数据，通过聚类算法提取出单木胸径点云数据；基于所提取的单木胸径点云数据拟合圆柱，得到单木胸径与坐标参数，生成树木胸径统计报表并按颜色可视化不同树木胸径的分布，实现树木胸径的统计。该方法具有便携、灵活、扫描速度快的特点，有效减少了外业数据获取的工作量，克服了因相邻树木与枝叶遮挡造成点云数据缺失以及机载扫描点云稀疏的问题。

技术领域

本发明涉及林业资源调查技术领域，尤其涉及一种基于手持移动扫描点云的树木胸径提取统计的方法及装置。

背景技术

树木胸径是树木胸高直径的简称，是指在地面以上1.3m高处的树干直径。在林业资源调查中，树木胸径是一个重要的森林资源清单属性，对树木生长趋势、树木材积量估算以及单个树木与林分结构的研究有着重要意义。

传统的胸径量测方式通常采用胸径尺直接量测或通过皮尺量测圆周大小从而推算胸径数值，该量测方法存在作业时间长、劳动强度高、工作效率低等缺陷。三维激光扫描技术是通过高速激光扫描的方法，获取被测物体表面几何特征信息的技术，具有高效率、高精度、非接触等测量优势，可在不损伤树木本体的前提下直接获取林下空间高精度、高密度的三维空间和反射强度信息，在森林资源清查和林业研究中具有极大的应用潜力。现有技术在利用三维激光扫描获取树木胸径参数方面存在两种方案，一种是基于机载激光扫描技术能够获取大尺度森林点云数据，适用于大区域森林研究；另一种是基于地面激光扫描技术具有较高的点云密度，可以直接获取立木属性因子。其中，机载激光扫描技术由于与地面距离较远，获取的激光点云密度较小，难以精确获取冠层以下植被信息，从而无法直接得到单立木因子，且数据采集成本较高；地面激光扫描技术需要通过多站扫描方式，避免相邻树木与枝叶的遮挡造成点云数据的缺失，便携与移动性较差、扫描数据量大、外业采集与数据处理均耗时较长。

因此需要开发一种基于三维激光扫描技术且更加便携、灵活、统计精度更高的树木胸径量测方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于手持移动扫描点云的树木胸径提取统计的方法及装置，该方法及装置具有便携、灵活、扫描速度快的特点，有效减少了外业数据获取的工作量，克服了因相邻树木与枝叶遮挡造成点云数据缺失以及机载扫描点云稀疏的问题，提高了作业效率、数据完整性以及成果精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于手持移动扫描点云的树木胸径提取统计的方法，所述方法包括：

步骤1、利用手持三维激光扫描装置采集目标区域内树木的三维点云数据，并对采集的三维点云数据进行预处理；

步骤2、通过滤波算法分离步骤1预处理后点云数据中的地面点与非地面点，并利用地面点对非地面点进行高程归一化处理；

步骤3、对步骤2高程归一化处理后的点云数据进行切片，筛选出树木胸径点云数据，并滤除胸径点云数据中的干扰点，通过聚类算法提取出单木胸径点云数据；

步骤4、基于所提取的单木胸径点云数据拟合圆柱，得到单木胸径与坐标参数，生成树木胸径统计报表并按颜色可视化不同树木胸径的分布，实现树木胸径的提取与统计。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法及装置具有便携、灵活、扫描速度快的特点，有效减少了外业数据获取的工作量，克服了因相邻树木与枝叶遮挡造成点云数据缺失以及机载扫描点云稀疏的问题，提高了作业效率、数据完整性以及成果精度，实现了树木胸径的自动提取、统计与结果可视化，满足了现代林业信息化、智能化发展需求。

附图说明