[发明专利]平面约束下的立木高度提取方法

摘要

本发明公开了一种平面约束下的立木高度提取方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，参照物的选取；步骤二，获取待测高度的立木图像；步骤三，参照物轮廓识别；步骤四，灭点坐标检测；步骤五，构建交比信息，设定MN为已知高度的参照物，从而可以通过两者之比来计算待测物MQ的高度，设定待测立木高度为T₂,已知T₂=MQ则可根据像素之间的比例关系求出待测立木的高度。本发明的方法，无需获得相机的内参和外参，即可完成立木高度测量，简化了计算机运算过程中的繁琐过程，减少了直线检测结果的误差，提高了平面内线段计算的灵活性,尤其适合于结构化情况下立木场景对象的几何信息提取。

主权项

1.一种平面约束下的立木高度提取方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：参照物的选取a.选取一个长度大于宽度、高度和宽度相等的长方体作为参照物；步骤二：获取待测高度的立木图像b.在自然环境下使用移动手机设备拍摄所述参照物图像；c.将步骤一中选取的参照物放置于待测高度的树木旁边，使用所述相机拍摄含有所述参照物的立木图像；步骤三：参照物轮廓识别d.参照物模版匹配采用金字塔模版匹配的方法找到参照物在所述立木图像中的位置；e.Canny算子轮廓边缘检测采取canny算子边缘检测，对步骤d匹配到图像中的参照物进行边缘检测，提取几何信息并进行特征点坐标的计算；f.hough变换提取直线特征将步骤e获取的参照物边缘特征点坐标按指定步长n离散化为多个小格，然后采用“多对一”映射，计算图像空间中共线的多个像素点在参数平面中对应的参数值，若计算结果落在参数平面某一小格内，就使该小格的累加器加1，累积值最大的小格即为图像空间中直线的参数；步骤四：灭点坐标检测g.利用灭点几何和射影几何来进行距离估计用直线与灭点之间的一致性度量性表示直线与灭点之间的位置关系，用不同直线间的距离表示相似程度，评判比较两者之间的相似程度，评判结束后根据射影几何原理，对平行直线段组中的任意一条直线ij，及其对应的灭点v，由i,j,v三点共线可得公式(1)：(yv‑yi)(xj‑xi)‑(xv‑xi)(yj‑yi)＝0    (1)式中xi、xj、xv、yi、yj、yv分别为i点的x坐标，j点的x坐标，v点的x坐标，i点的y坐标，j点的y坐标，v点的y坐标的图像坐标；步骤五：构建交比信息h.竖直平面上线段长度计算通过所述参照物高度，来进行树木高度信息的提取：真实三维空间坐标和二维图像坐标之间交比的关系，如式(2)所示：其中S点为真实空间所有垂直直线的交点，且这个点在无穷远处，Q点为真实空间内同一方向所有水平直线的交点，这个点也在无穷远处，因为S点和Q点的距离在真实空间下都为无穷远，所以实际距离和无穷远相比，点Q和点N的差异可以忽略不计，则推出SN/SQ＝1，可得公式(3)：在上式中，二维平面上坐标信息都可以直接在图像上的得到计算出来，设定MN为已知高度的参照物，从而可以通过两者之比来计算待测物MQ的高度，设定待测立木高度为T2,已知T2＝MQ则可根据像素之间的比例关系求出待测立木的高度。