[发明专利]基于信息融合技术的立木综合检测装置

说明书

技术领域

本发明属于机器视觉技术和树木检测技术领域，具体涉及一种利用激光测距和机器视觉技术对立木进行综合检测的装置。

背景技术

机器视觉是一项集合了数字图像处理、机械、控制、光学、计算机等技术的综合技术。机器视觉系统可以实现对目标进行无接触检测，可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，因此，机器视觉技术作为一种重要的检测技术已经引起人们的重视，并在检测领域得到了越来越广泛的应用。

在森林资源调查中，树径和树高的测量是非常重要的内容。国内在测量单株立木直径时，大多是靠操作人员用卷尺测量树木的周长，然后计算出树木的直径值，或采用按圆周长等于π倍直径关系和卷尺一样在尺上刻画刻度的测径围尺来直接读取树木的直径值，作业过程需要人工读取、记录测量数据以及对数据进行处理，测量速度慢，劳动强度大，而且不便于对数据的统计和管理。在进行树高测量时通常采用经纬仪进行测量，调试非常繁琐。采用机器视觉的方法进行立木的非接触测量能够弥补传统测量方法的不足，目前已经越来越受到重视。

北京林业大学工学院提出一种基于图像的树径检测方法(程朋乐，李晓慧，基于图像的树径检测方法，中国专利：201010503306.0，2012-01-25.)，这种方法利用激光的定向性好，发散角极小的特点将激光光束准直扩束后照射到立木直径上，利用照射到立木上的光斑作为图像检测的标尺，对立木直径进行检测，这种方法不需放置标尺，检测效率高。但是，实际测量中不能保证激光光束与树干一定垂直，如果激光光束与树干不垂直，激光照射在树干上实际是一个椭圆形的光斑，这种情况下将光斑作为圆形处理，检测出的立木直径就会产生很大的误差，造成这种检测方法失效。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供基于信息融合技术的立木综合检测装置，该装置能够准确地检测出树木的真实直径值和树干高度值。

本发明提供的基于信息融合技术的立木综合检测装置，其特征在于：

旋转臂(1)上装有摄像机(3)、激光发射器(2)和激光测距仪(4)，激光发射器(2)内置扩束镜头，激光发射器(2)发出的激光经过扩束镜头扩束以后照射到被测树干(10)上，由于激光发射器(2)与树干(10)不垂直，故被测树干(10)上的激光光斑为椭圆形，其短轴作为测量树径的标尺；在旋转臂(1)保持水平时，激光测距仪(4)用于测量立杆(7)与树干(10)之间的直线距离。旋转臂(1)通过转轴(6)固定在立杆(7)上，并可以绕转轴(6)自由旋转，立杆(7)上端装有编码器(5)，并且编码器(5)的轴与旋转臂(1)一起旋转，编码器(5)用于记录旋转臂(1)的旋转角度。立杆(7)与底座(9)保持垂直，底座(9)装有水平仪(8)用于调整底座(9)保持水平。

附图说明

附图为基于信息融合技术的立木综合检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对实施方式做进一步说明，基于信息融合技术的立木综合检测装置，调整底座(9)观察水平仪(8)，使底座(9)保持水平，激光光束经过准直扩束后照射到需要测量树径的树干(10)上，激光光斑为椭圆形，用摄像机(3)拍摄激光光斑所在位置树干的图像，用激光光斑的实际尺寸作为标尺，根据激光光斑短轴在图像中的像素数测量树径，该方法按以下步骤进行，

(1)激光器发射的光束经过准直扩束后直径为d mm的光束照射到需要测量树径的树干上，由于激光光束与树干不垂直，照射在树干上的激光光斑变为椭圆形，但是其短轴的实际直径不变仍然为d mm，

(2)用数码摄像机(3)拍摄激光光斑所在位置树干的图像，

(3)所拍摄的数字图像上椭圆形激光光斑短径所占的像素数为n₁，树干沿直径方向所占的像素数为n₂，

(4)计算所需测量的树干直径d₁

d1=dn1·n2mm.]]>

树干高度的测量按一下步骤进行，

(1)转动旋转臂(1)使激光光束照射的需要测量的树干顶部，