[发明专利]基于图像的树径检测方法

说明书

技术领域

本发明属于图像测量技术领域，涉及一种利用数码相机对树径进行检测方法，特别适合于远距离测量树干的直径。

背景技术

在森林资源调查中，树径的测量是一项非常重要的内容。传统的测量方式常用轮尺、直径卷尺和检径尺(钩尺)直接进行测量，但这些工具都只能测量树木的胸径，无法测量树木的上部直径，而且测量效率比较低。采用图像的方法进行树径的非接触测量能够弥补传统测量方法的不足，目前已经越来越受到重视。

华中科技大学机械学院提出用测量标尺对相机进行标定，进行测量的方法(宋小春，康宜华等，基于数字图像处理的林木自动测量系统研究，计算机工程与设计，2005，26(5)：1187 1189.)，这种方法的不足之处是需要在要测量的树干处放置标尺，效率比较低，而且由区一些无法靠近的树木以及树木高处的侧干处无法放置标尺，无法测量。在照相时，被照物体和相机之间的距离不同时，放大倍率也不同。这种方法不能保证树干与标尺在同一个平面上，这样标尺和树干在相机成像时的放大倍数不同，容易产生测量误差。

北京林业大学资源与环境学院提出一种近景普通树码相机测树方法(冯仲科，姚山，近景普通数码相机测树方法，中国专利：200610145564.X，2007-8 22.)，这种方法在每次测量时需要选取照相机视场内至少5个明显标志，用额外的测量设备测量其中心三维坐标，然后通过插值建立起空间坐标和图像坐标之间的关系。这种方法的不足之处是需要借助其它测量工具测量空间点的三维坐标，数据处理量大，测量效率低。

发明内容

本发明克服了上述技术的不足，提供一种基于图像的测量树干直径的方法，其目的在于高效、非接触测量树径。

本发明的基于图像的树径检测方法，激光光束经过准直扩束后照射到需要测量树径的树干上，用数码相机拍摄激光光斑所在位置树干的图像，根据激光光斑在图像中的像素数测量树径，该方法按以下步骤进行，

(1)激光器发射的光束经过准直扩束后直径为d₁mm的光斑照射到需要测量树径的树干上，

(2)用数码相机拍摄激光光斑所在位置树干的图像，

(3)如果要测量的树干直径较细，其直径小于激光光束的直径，激光光束在树径方向不能完全照射到树干上，有部分光束会穿过树干，为了保证测量的通用性，在计算时选取激光光束沿树干高度方向的直径作为标准尺寸。所拍摄的数字图像上激光光斑直径沿树干高度方向上所占的像素数为n₁，树干沿直径方向在图像上所占的像素数为n₂，

(4)计算所需测量的树干直径d

d=d1n1·n2mm.]]>

所述的基于图像的树径检测方法，利用激光具有很强的方向性，沿一定方向传播几乎不发散的特点，采用激光光束照射到树干上的光斑沿树干高度方向的直径作为树径测量的标尺，照射到树上的光斑直径与激光光束发射时的直径相同。

本发明采用激光光束照射到树干上的光斑沿树干高度方向的直径作为树径测量的标尺，保证了标尺和树干在同一平面上，使二者在相机中的放大倍率相同，保证了测量的精度，同时省去了在树下放置标尺的步骤，提高了测量效率，克服了在山区悬崖峭壁等地区一些无法靠近的树木以及树木高处的侧干处无法放置标尺的困难。本发明所提供的测量方法，不需要额外的仪器测量空间点的三维坐标，减少了运算量，提高了检测效率。本发明所需硬件较少，测量精度和测量可靠性高，适用于远距离测量树木的直径。

具体实施方式

基于图像的树径检测方法，激光光束经过准直扩束后照射到需要测量树径的树干上，用数码相机拍摄激光光斑所在位置树干的图像，根据激光光斑在图像中的像素数测量树径，具体实施方式如下：

(1)激光器发射的光束经过准直扩束后直径为d₁mm的光束照射到需要测量树径的树干上，

(2)用数码相机拍摄激光光斑所在位置树干的图像，将图像以JPEG格式保存，