[发明专利]一种从地面激光雷达点云数据中提取树干直径的方法

摘要

本发明公开了提供一种从地面激光雷达点云数据中提取树干直径的方法，步骤1，从地面三维激光扫描仪获取的树木点云中提取树干点云；步骤2，计算树干在高度h处树干横断面的定位点；步骤3，计算树干在高度h处的生长方向与树干横断面；步骤4，获取用于计算树干直径的树干点云及其凸包点；步骤5，构建经过凸包点的一条闭合三次B样条曲线以模拟围尺轨迹，提取树干直径。本发明能显著提高从树干点云中提取树干直径的精度，能满足当前林业测量精度的要求，为地面三维激光扫描仪在林业调查中的实际应用提供了技术支撑。

主权项

一种从地面激光雷达点云数据中提取树干直径的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，从地面三维激光扫描仪获取的树木点云中提取树干点云；步骤2，计算树干在高度h处树干横断面的定位点；计算树干点云中的最低点，并以所述最低点为基础计算树干的高度；以最低点为基准，以向量为平面的法向量，在最低点的上方h处与h+预设距离处分别构建的两个平面；位于两个平面中间的树干点云构成了一个树干点云块，将树干点云块点云投影到树干高度h处的平面上得到一个平面点云集，计算平面点云集构成的凸包多边形的质心点，所述质心点为平面点云集的几何中心点与树干在高度h处树干横断面的定位点；步骤3，计算树干在高度h处的生长方向与树干横断面；树干在高度h处的生长方向即是树干在高度h处的树干横断面的法向量；采用迭代方法计算树干在高度h处的生长方向；第k次迭代计算为：构建过定位点且法向量为的一个平面，所述平面为基准平面；计算树干在高度h处的生长方向其中，协方差矩阵的最大特征值对应的特征向量为树干在高度h处的生长方向平面法向量赋值为进行第k+1次迭代；初次迭代时法向量为迭代结束条件为：相邻两次迭代得到的两个树干生长方向与的夹角θk小于0.5度或者θk与θk+1的角度差小于0.5度；迭代结束时的树干生长方向即为树干在高度h处的生长方向；以树干在高度h处的生长方向为平面的法向量，通过定位点构建树干在高度h处的树干横断面；步骤4，获取用于计算树干直径的树干点云及其凸包点；步骤5，构建经过凸包点的一条闭合三次B样条曲线以模拟围尺轨迹，提取树干直径。