[发明专利]一种基于激光点云数据的树干材积获取方法

权利要求书

1.一种基于激光点云数据的树干材积的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，对树干点云垂直分段；

步骤2，逐一计算各个垂直分段的体积；

步骤3，计算所有垂直分段体积的累加和；

所述步骤1，对树干点云垂直分段，包括：

以高度为标准，计算树干点云中的最低点p_lowest，其中z_lowest为最低点p_lowest的高度值，并以所述最低点p_lowest为基础计算树干的高度；

构建平面π₀与π₁，其方程分别为z＝z_lowest与z＝z_lowest+thickness，其中thickness是每一个垂直分段的高度值；则位于平面π₀与π₁间的点云形成树干点云的一个垂直分段Q₀；继续向上构建平面π₂，其方程为z＝z_lowest+thickness*2，则位于平面π₁与π₂间的树干点云形成另一个垂直分段Q₁；则，平面π_i的方程可表示为z＝z_lowest+thickness*i，位于平面π_i与π_i+1间的树干点云形成点云垂直分段Q_i；其中，平面π_i与平面π_i+1分别称为垂直分段Q_i的下平面与上平面；按照上述垂直分段的构建方法直至树梢部位得到若干个树干点云的垂直分段；

所述步骤2，逐一计算各个垂直分段的体积，包括：

计算垂直分段在下平面的投影点集；

计算垂直分段的断面轮廓点；

构建断面轮廓曲线并计算树干断面的断面积；

计算垂直分段的体积；

所述计算垂直分段在下平面的投影点集，包括：

计算垂直分段Q_i在其下平面的投影点集Q_i′；将垂直分段Q_i中的树干点云投影至垂直分段Q_i的下平面π_i得到一个平面点集Q_i′；计算平面点集Q_i′的凸包多边形的质心点作为平面点集Q_i′的几何中心点c_i；

所述计算垂直分段的断面轮廓点，包括：

设点p_m为垂直分段Q_i中的一个点，p_m′表示点p_m在垂直分段Q_i下平面的投影，则几何中心点c_i与投影点p_m′构成的向量与X轴的夹角可表示为：根据角度分区的角度值θ，将平面点集Q_i′中的点分为360/θ个角度分区，每个角度分区Q_ij中的点可表示为：计算每一个角度分区Q_ij中点的重心点，所述重心点为所述角度分区中所有点的几何平均值；并将所述重心点作为所述角度分区的轮廓点，由此得到垂直分段Q_i的360/θ个轮廓点。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光点云数据的树干材积的计算方法，其特征在于：构建断面轮廓曲线并计算树干断面的断面积，包括：设垂直分段Q_i的断面轮廓点集合用R_profile表示，首先采用非有理三次B样条曲线构建一条插值于点集R_profile的闭合曲线，所述闭合曲线即为断面轮廓曲线；断面轮廓曲线所围区域的面积即为树干断面的断面积。