[发明专利]一种基于计算机视觉的非接触式树木胸径测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的非接触式树木胸径测量方法，其特征是通过智能手机拍得带有彩色标签的树木躯干照片，将该照片传至服务器进行图像处理，处理后获得待测树木的胸径，所述彩色标签附有RFID标签，同时由RFID读写设备识别树木RFID标签，并在服务器中将测得的树木胸径与该树木的RFID标签对应存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的非接触式树木胸径测量方法，其特征是所述方法通过软件程序实现，所述软件模块包括配置在智能手机中的倾斜度校验模块、图片采集模块、标签读取模块，以及配置在服务器的视觉测量模块和web端系统，所述倾斜度校验模块通过智能手机内部的陀螺仪获取当前智能手机的倾斜度，当所述倾斜度在允许区间内，且智能手机的摄像头准心对准树木躯干上的彩色标签时，触发图片采集模块采集待测量树木照片，所述标签读取模块通过串口向RFID读写设备发送指令，读取待测树木RFID标签，并接收返回数据，智能手机将待测量树木照片和RFID标签数据传至服务器，由所述视觉测量模块利用视觉测量算法处理照片以获得树木胸径；所述web端系统用于提供人机交互界面，提供对树木生长情况和员工测量情况信息查询端口，显示各个树木的历史生长信息、每个智能手机所对应的员工完成的测量工作量、以及树木生长区域的土壤肥沃度情况，用于进行可量化的管理。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的非接触式树木胸径测量方法，其特征是所述视觉测量模块实现相机标定、树干分割和胸径计算；相机标定为检测采集到的图像中的彩色标签，计算彩色标签在图像中的尺寸，根据该尺寸和已知的相机焦距，计算拍摄时彩色标签中心与镜头之间的距离；树干分割是通过图像分割算法检测图像中的树干区域；胸径计算是由相机标定获得的拍摄时镜头与彩色标签中心的距离计算树干的实际胸径。

4.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的非接触式树木胸径测量方法，其特征是所述相机标定具体为：根据颜色获得图像中彩色标签所在区域，对该区域应用LSD直线检测算法获得该区域的两条长边和一条短边，计算彩色标签在平行于长边方向上的最大长度，即长轴长度，计算彩色标签在平行于短边方向上的最大长度，即短轴长度，根据长轴长度、短轴长度和已知的相机焦距获得拍摄时相机镜头与彩色标签中心的距离。

5.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的非接触式树木胸径测量方法，其特征是所述树干分割具体为：用相机标定检测到的彩色标签区域上方和下方的树干区域覆盖该彩色标签区域，将围绕原彩色标签所在位置的图像区域进行裁剪，并将覆盖且裁剪后的图像中原彩色标签位置的区域指定为前景区域，将覆盖且裁剪后的图像的左上角、左下角、右上角、右下角的区域指定为背景区域，将覆盖且裁剪后的图像、指定的前景区域位置、背景区域位置输入基于深度卷积神经网络的交互式图像分割算法，获得树干在覆盖且裁剪后的图像中的区域，即树干区域。

6.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的非接触式树木胸径测量方法，其特征是所述胸径计算具体为：对树干区域提取树干的左右边缘，将包含树干左右边缘的图像沿竖直方向分割为若干高度相同的矩形小区域，每一个小区域包含树干的部分左右边缘，利用线性回归将每一个小区域中的树干的部分左右边缘分别拟合为两条直线，计算原始树干边缘与拟合直线之间的均方误差，计算两条拟合直线之间的夹角；若均方误差大于指定阈值或夹角大于指定阈值，则丢弃该小区域，否则，将两条直线近似为平行线并计算两条直线之间的距离；再对各个小区域计算得到的距离求平均值作为树干在图像中的胸径；最后根据树干在图像中的胸径和相机标定模块中获得的拍摄时镜头与彩色标签中心的距离，利用几何关系即可算出实际的树干胸径。

7.一种基于计算机视觉的非接触式树木胸径测量系统，其特征是包括彩色标签、智能手机、RFID读写设备、手持设备和服务器，手持设备用于装载智能手机和RFID读写设备，彩色标签设置在待测树木上，所有树木的彩色标签具有相同的尺寸，每个彩色标签附有RFID标签，用于记录唯一的树木编号，智能手机与服务器通信连接，所述智能手机及服务器中配置有软件程序，所述软件程序被执行时实现权利要求1-6任一项所述的测量方法。