[发明专利]一种基于地面激光雷达扫描的树木胸径自动计算方法

摘要

本发明公开了一种基于地面激光雷达扫描的树木胸径自动计算方法，本方法再通过树干切割、滤波提高算法的计算速度和鲁棒性；通过自动选取点云拟合，克服了1.3米处无点云或者噪声过大导致无法计算该树胸径的情况；通过圆柱拟合克服了因树干生长角度问题导致圆拟合不准确的问题；通过滑动窗口拟合圆柱提高了计算精度；同时本方法与密度无关，对树干的部分缺失不敏感，克服了远距离树木因密度过低或是遮挡丢失导致难提取的问题；本方法不依赖于扫描站数，对树干点云是否为圆形没有要求，即使是单站扫描，也能达到很好的效果。

主权项

1.一种基于地面激光雷达扫描的树木胸径自动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对扫描的点云使用垂直投影、阈值判断的方法，分割出单树点云；(2)获取单棵树的三维点云数据集cloud1，计算树点云的最高点和树根所在的位置；(3)对单树点云进行分割，分割出树干点云cloud2；(4)使用基于统计的离群点移除方法对树干点云滤波，提高圆柱拟合的鲁棒性，滤波后的点云记为cloud3；(5)以树干点云以1.3米处为中心，按上下两个方向将树干根据一定高度分成一段段树桩，计算每段树桩的点云中点的数目，使用稳健估计的方法计算树桩点云均值，从1.3米处开始，选取最优树桩，作为滑动窗口的中心，最优树桩点云的高度中心标记为H，该段点云记为trunkCloud；其中，所述最优树桩的点云数目在(average/2,average*2)范围之内，若是树的高度大于5米，则向上选择下一段树桩进行判断，否则向下选择一段树桩进行判断，直到找到符合条件的树桩为止；(6)根据设置的滑动窗口的数目N，以trunkCloud的高度中心为中心，以一定距离为步长，在cloud3中对树干点云进行切割，当N为偶数时，对树干点云按上下两个方向分别切割出N/2个树桩点云，树桩点云高度保持不变；当N为奇数时，对树干点云按上下两个方向分别切割出(N‑1)/2个树桩点云，树桩点云高度保持不变；切割出的树桩点云加上runkCloud标记为点云数组cloud[]；(7)对cloud[]中的点云分别使用基于最小中值方差的随机采样一致性算法进行圆柱拟合，并将拟合出的圆柱的半径存入数组radius[]中；(8)对radius[]中的半径求均值，该均值即为该树的在树高为H处树的胸径。