基于车载二维激光扫描的树冠体积在线测量-农业机械学报.PDFVIP

２０１６年 １２月 农 业 机 械 学 报 第４７卷 第 １２期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１６．１２．０３８ 基于车载二维激光扫描的树冠体积在线测量 李秋洁　郑加强　周宏平　张　浩　束义平　徐　波 （南京林业大学机械电子工程学院，南京２１００３７） 摘要：采用车载二维激光扫描仪获取树木单侧点云数据，坐标变换后通过设置感兴趣区域检测树木，利用垂直分布 特性识别树干，得到树冠中心距离。考虑树冠连续／不连续２种情况进行树木分割，将树冠外缘距离与对应树干距 离相减算出树冠厚度。将树冠体积离散化为长方体，利用树冠厚度、相邻测量点垂直方向距离、车辆速度、扫描周 期等参数进行计算。采用ＦＩＦＯ缓冲区保存在线数据，新采集的一帧数据写入缓冲区末尾，同时从缓冲区开头读出 处理好的数据帧输出，实现树冠体积的在线测量。实验结果证明，树冠连续／不连续场景下，方法均能准确检测分 割树冠、识别树干，实现树冠体积的在线测量。 关键词：树冠体积；车载二维激光扫描；在线测量；树干识别；树冠分割 中图分类号：Ｓ７６８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１６）１２０３０９０６ ＯｎｌｉｎｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＴｒｅｅＣａｎｏｐｙＶｏｌｕｍｅＵｓｉｎｇ Ｖｅｈｉｃｌｅｂｏｒｎｅ２ＤＬａｓｅｒＳｃａｎｎｉｎｇ ＬｉＱｉｕｊｉｅ　ＺｈｅｎｇＪｉａｑｉａｎｇ　ＺｈｏｕＨｏｎｇｐｉｎｇ　ＺｈａｎｇＨａｏ　ＳｈｕＹｉｐｉｎｇ　ＸｕＢｏ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｎｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｔｒｅｅｃａｎｏｐｙｖｏｌｕｍｅｕｓｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅｂｏｒｎｅ２Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇ ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａｏｆｔｒｅｅｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇａｖｅｈｉｃｌｅｂｏｒｎｅ２Ｄｌａｓｅｒ ｓｃａｎｎｅｒ．Ａｆｔｅｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｒｅｅｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｎｔｒｕｎｋｓ ｗｅｒｅｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｉｒｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｔｒｕｎｋｄｉｓｔａｎｃｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｎ ｔｈｅｃａｓｅｏｆｃａｎｏｐｙｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ，ｔｒｅｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙｆｉｎｄｉｎｇｍｉｎｉｍｕｍｄａｔａｆｒａｍｅｂｅｔｗｅｅｎ ｔｒｕｎｋｓ．Ｃｒｏｗｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓｗｅｒｅｃｏｍｐｕｔｅｄｂｙｓｕｂｔｒａｃｔｉｎｇｔｈｅｃｒｏｗｎｏｕｔｅｒｅｄｇｅｄｉｓｔａｎｃｅｓｆｒｏｍｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｒｕｎｋｄｉｓｔａｎｃｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｒｅｅｃａｎｏｐｙｗａｓｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄｉｎｔｏｓｍａｌｌｂｏｘｅｓａｎｄｉｔｓｖｏｌｕｍｅｗａｓ ｃｏｍｐｕｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｃｒｏｗｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎａｄｊａｃｅｎｔｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓｉｎｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ， ｖｅｈｉｃｌｅｓｐｅｅｄａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｃｉｒｃｌｅ．Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｏｎｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｄａｔａｗａｓｓａｖｅｄｉｎＦＩＦＯ ｂｕｆｆｅｒｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｄａｌｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｒｅｅｃａｎｏｐｙｖｏｌｕｍｅ．Ｎｅｗｄａｔａｆｒａｍｅ ｗａｓｗｒｉｔｔｅｎｔｏｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｂｕｆｆｅｒａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｄａｔａｆｒａｍｅｗａｓｒｅａｄｆｒｏｍｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅ ｂｕｆｆｅｒ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒ