[发明专利]一种基于点云数据的单木分割方法及装置

说明书

本申请提供了一种基于点云数据的单木分割方法及装置，能够提升单木分割精度。包括：基于地基激光雷达扫描获取的点云数据构建数字高程模型；基于所述数字高程模型对所述点云数据进行归一化，在所述归一化的点云数据中提取预定高度胸径的点云数据，基于提取的点云数据获取所述胸径的圆心位置；依据所述胸径的圆心位置以及设定的聚类算法进行单木分割。

技术领域

本申请涉及点云数据处理技术领域，具体而言，涉及一种基于点云数据的单木分割方法及装置。

背景技术

通过森林资源普查获取树木的空间位置及形态参数，确定树木的生长数量，并依据树木的形态参数评估树木的健康状态是评估生态系统的一项重要工作。地基激光雷达(LiDAR，Light Detection And Ranging)通过利用传感器发出的激光，测定目标物与传感器之间的距离，将测定的距离信息进行变换，可以获取目标物的点云数据，基于点云数据实现树木的单木分割。其中，在实现单木分割时，地基激光雷达通过自下而上的扫描方式，获取详细的树木点云数据，对点云数据进行二维霍夫变换，检测树干并用圆拟合或椭圆拟合求取树干直径(胸径)，利用树干直径拟合树干生长方向，获取单木树高。基于单木树高对单木进行识别，可以进一步获取树木位置、树冠、枝下高和立木材积等形态参数，从而可以依据形态参数进行森林资源管理。

但该单木分割方法，由于对点云数据进行二维霍夫变换，以进行二维霍夫变换得到的二维数据进行圆拟合或椭圆拟合求取树干直径，在二维变换中，林下灌木经二维霍夫变换得到的二维数据会影响拟合的树干直径以及树干数，因而，该方法适用于林下灌木较少且株数密度小的情况，对于林层较复杂的情形，会使得单木分割精度较低，例如，分割得到的单木数过多或过少，从而影响森林资源的有效管理。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供基于点云数据的单木分割方法及装置，能够提升单木分割精度。

第一方面，本发明提供了基于点云数据的单木分割方法，包括：

基于地基激光雷达扫描获取的点云数据构建数字高程模型；

基于所述数字高程模型对所述点云数据进行归一化，在归一化的点云数据中提取预定高度胸径的点云数据，基于提取的点云数据获取所述胸径的圆心位置；

依据所述胸径的圆心位置以及设定的聚类算法进行单木分割。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基于地基激光雷达扫描获取的点云数据构建数字高程模型包括：

对所述点云数据进行格网划分；

对于每一格网，获取格网内的最低位置点云，计算格网内其他点云至所述最低位置点云的距离；

若所述距离小于设定的地面点距离阈值，将所述距离对应的其他点云作为该格网地面点；

基于所述格网地面点以及最低位置点云，构建所述数字高程模型。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基于所述数字高程模型对所述点云数据进行归一化包括：

针对每一格网，计算原始点云中每个点与每个格网高程值的相对位置，得到归一化的点云数据。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在对所述点云数据进行格网划分之前，所述方法还包括：

依据预先设置的样本点云数据分类器，对所述点云数据进行分类；

保留树木分类和地面分类对应的点云数据，删除其他分类的点云数据。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第三种可能的实施方式中的任一可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：