[发明专利]基于半球图像的树高测量方法

权利要求书

1.一种基于半球图像的树高测量方法，其特征在于：利用配有鱼眼镜头的智能终端采集半球图像，基于鱼眼镜头的标定和校正原理建立树高测量模型并计算树高的方法，采用智能终端、与智能终端适配的鱼眼镜头和激光测距仪组成的测量装置，利用黑白棋盘格标定板配合测量装置确定畸变系数，在智能终端屏幕上选取被测树木的最高点及最低点，经过测量程序计算得到树高；其中：鱼眼镜头与激光测距仪均通过夹具固定在智能终端上；智能终端具有触控屏、陀螺仪和蓝牙模块，智能终端上的相机具有十字中心参考线；激光测距仪与智能终端通过蓝牙通信；黑白棋盘格标定板为正方形，边长为1米，每格大小为50mm*50mm；智能终端固化了测量操作程序；

测量方法包括如下步骤：

1)使用智能终端拍摄黑白棋盘格标定板照片：将标定板垂直于地面固定，利用智能终端陀螺仪保证相机垂直于地面拍摄，相机与标定板距离1-2米之间，激光测距仪测量到标定板的准确距离数值h，拍摄时相机的十字中心参考线的中心点对准标定板任一方格的任一角点，该点即为标定板原点；

2)将照片导入计算机系统的MATLAB程序，将图像中心点作为图像坐标系原点O″建立图像坐标系，以像素为单位，沿水平及垂直坐标轴方向分别选取10个标定板小格角点，已知像素坐标，通过计算确定与智能终端相机适配的鱼眼镜头的畸变系数k_x和k_y，畸变系数k_x和k_y是关于标定板小格角点像素坐标(u,v)的函数，即：

其中，图像的中心点O″的像素坐标为(u₀,v₀)，h为智能终端到标定板的距离，由激光测距仪测得；角点的像素坐标为(u,v)，r为标定板内角点到标定板原点的距离，以毫米为单位；将10个角点数据代入公式(1)计算得到的平均值作为k_x和k_y的最终值，将k_x和k_y代入智能终端已经固化的测量程序中；

3)测量树高：打开智能终端的测量程序开始进行测量，利用智能终端陀螺仪使其垂直于地面，激光测距仪将测得的待测树木距离h通过蓝牙传输给智能终端，在智能终端触控屏上选取被测树木的最高点B及最低点A，世界坐标系中的A点和B点的坐标分别为(x_A,y_A,h)和(x_B,y_B,h)，计算公式为：

式中，(u,v)是A点和B点在图像坐标系中的像素坐标，h为激光测距仪测得的待测树木距离，根据空间内两点之间的距离计算得到树高H为：

2.根据权利要求1所述的基于半球图像的树高测量方法，所述智能终端为智能手机或平板电脑。

3.根据权利要求1所述的基于半球图像的树高测量方法，所述激光测距仪为具有蓝牙功能的激光测距仪成品或工业激光测距传感器模块加装蓝牙模块。