[发明专利]一种基于三维激光扫描系统的树冠测量方法

权利要求书

1.一种基于三维激光扫描系统的树冠测量方法，其特征在于，包括：

获取三维激光扫描系统采集的目标树木的空间点云数据；

将所述空间点云数据沿竖直方向由树冠顶部至树冠底部分割成多个等高的区分段；

根据所述区分段内的空间点云数据构造多边形；

根据所述多边形构造树冠三维模型。

2.如权利要求1所述的基于三维激光扫描系统的树冠测量方法，其特征在于，所述根据区分段内的空间点云数据构造多边形的步骤包括：

将所述区分段内的空间点云数据投影到同一平面内；

根据所述空间点云数据构建第一平面直角坐标系，使所述空间点云数据均分布在第一象限内；

在所述空间点云数据中提取目标点，所述目标点包括距离所述第一平面直角坐标系的X轴最近的点、距离X轴最远的点、距离Y轴最近的点、距离Y轴最远的点；

计算所述目标点的X轴坐标及Y轴坐标的中值；

以所述中值为原点，根据所述目标点构建第二平面直角坐标系；

根据所述目标点在第二平面直角坐标系的分布情况构造多边形。

3.如权利要求2所述的基于三维激光扫描系统的树冠测量方法，其特征在于，所述在空间点云数据中提取目标点的步骤包括：

在所述第一平面直角坐标系的X轴及Y轴上设立第一点阵；

沿X轴划分等宽区间，使所述X轴上的第一点阵的点与所述X轴的等宽区间一一对应；

在所述X轴的等宽区间内，提取距离所述X轴的等宽区间所对应的第一点阵的点最近、最远的空间点云数据为初选点；

沿Y轴划分等宽区间，使所述Y轴上的第一点阵的点与所述Y轴的等宽区间一一对应；

在所述Y轴的等宽区间内，提取距离所述Y轴的等宽区间所对应的第一点阵的点最近、最远的初选点为目标点。

4.如权利要求2所述的基于三维激光扫描系统的树冠测量方法，其特征在于，所述根据目标点在第二平面直角坐标系的分布情况构造多边形的步骤包括：

根据所述目标点在所述第二平面直角坐标系中各个象限的分布情况提取表面点，

当有四个或两个象限中含有目标点时，在含有目标点的象限中提取距离所述第二平面直角坐标系的X轴最远的目标点为表面点，

当有三个象限中含有目标点时，在沿Y轴方向与不含有目标点的象限相邻的象限上提取距离所述第二平面直角坐标系的X轴最近、最远的目标点为表面点，在其余象限上提取距离所述第二平面直角坐标系的X轴最远的目标点为表面点；

沿顺时针或逆时针方向连接所述表面点以构造多边形。

5.如权利要求4所述的基于三维激光扫描系统的树冠测量方法，其特征在于，所述沿顺时针或逆时针方向连接表面点以构造多边形的步骤之后还包括：

沿顺时针或逆时针方向，提取连续的四个表面点，所述四个表面点依次为起点、第一参考点、第二参考点、第三参考点；

比对所述起点与所述第一参考点、第二参考点、第三参考点间的距离，将所述第一参考点、第二参考点、第三参考点中距离所述起点最近的表面点与所述起点相连，构造多边形；

以所述第一表面点、第二表面点、第三表面点中距离所述起点最近的表面点为新的起点，重新提取第一参考点、第二参考点、第三参考点，直到所有的表面点均完成比对。

6.如权利要求5所述的基于三维激光扫描系统的树冠测量方法，其特征在于，还包括：

利用数学模型                                               计算所述区分段内的多边形面积，其中，S为多边形面积，m为多边形顶点个数，x为多边形顶点的X坐标，y为多边形顶点的Y坐标。

7.如权利要求6所述的基于三维激光扫描系统的树冠测量方法，其特征在于，还包括：

利用数学模型计算树冠体积，其中V为树冠体积，n为树冠三维模型中的多边形个数，H为区分段的高度。

8.如权利要求7所述的基于三维激光扫描系统的树冠测量方法，其特征在于，还包括：

利用数学模型计算目标树木的树冠表面积，其中，S_表为树冠表面积，C_k为每层多边形的周长。