[发明专利]基于体素生长和地面激光点云的树木胸径自动计算方法

摘要

本发明公开了一种基于体素生长和地面激光点云的树木胸径自动计算方法，该方法基于地面激光扫描获取的三维点云数据，首先截取地面以上3米以下的点云，只留下胸径测量所需要的树干部分，再将地面点滤除；然后，利用点法向量的Z分量滤波，并对剩下的点进行体素化，利用从上向下的生长方法提取树干；再对树干切片，利用树干点法向量的相互叉乘，得出与树干垂直的平面；最后，对点云切片投影到该平面并进行圆拟合得到树木胸径。本发明计算速度快，准确率高，具有普适性，能够适用于复杂茂密的林区环境，可以在森林资源规划调查中发挥较好的作用。

主权项

1.一种基于体素生长和地面激光点云的树木胸径自动计算方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、从利用地面激光扫描装置获取的三维森林点云数据集cloud1中截取出距离地面一定距离内的点云并滤除其中的地面点，得到点云数据集cloud2；S2、对步骤S1得到的cloud2中的每个点云估计法向量，利用法向量的Z分量对cloud2滤波，得到点云数据集cloud3；S3、对步骤S2得到的cloud3以一定长宽高进行体素化划分，并计算每个体素中存在的点云数量，然后在最顶层的体素搜索出点云数量大于阈值N的体素，向下生长出树干；再从次顶层搜索出点云数大于阈值N的体素，向下生长出树干，此过程不包括最顶层中已被生长过的体素；依次操作，直到最底层的体素，生长出全部竖条状的可能树干，滤除树干高度差小于阈值H的树干点云，以排除树叶等噪声的干扰，最后得到树干treei，i∈[1，tn]，tn为整个cloud3中树干的数量；S4、从距离步骤S3得到的treei，i∈[1，tn]最低点1.3米处开始，向上截取一定厚度的树干点云切片数据集，记为slicei，利用slicei中每个点的法向量相互叉乘，得到与树干slicei处垂直的平面，将slicei中的点投影到该平面，获得每棵树在1.3米处的切片投影，投影得到的点云集记为Pcloudi，i∈[1，tn]；S5、对步骤S4中得到的Pcloudi，i∈[1，tn]进行圆拟合，得到每颗树干所处位置的XY值及其直径di，i∈[1，tn]，所述直径即该树木的胸径。