[发明专利]一种通过激光点云测算树干体积的方法和系统

权利要求书

1.一种通过激光点云测算树干体积的方法，其特征在于，包括：

使用三维激光扫描目标林木区域，测量得到所述目标林木区域的点云数据；

根据预定点云算法对所述目标林木区域的点云数据进行数据预处理，得到单木的点云数据；

使用密度直方图法从所述单木的点云数据中提取并滤除林下灌木高，得到滤除林下灌木高后的点云数据；

使用百分比直方图法从所述滤除林下灌木高后的点云数据中提取得到枝下高的点云数据；

根据预定体积算法，使用枝下高的点云数据计算得到树干体积。

2.根据权利要求1所述的测算树干体积的方法，其特征在于，所述使用三维激光扫描目标林木区域，测量得到所述目标林木区域的点云数据的步骤，包括：

使用三维激光雷达扫描包含所述目标林木区域的周边环境，采集得到原始点云数据；

按照扫描物体的类型特征对所述原始点云数据进行分类，提取所述目标林木区域的点云数据。

3.根据权利要求1所述的测算树干体积的方法，其特征在于，所述根据预定点云算法对所述目标林木区域的点云数据进行数据预处理的步骤，包括：

对所述目标林木区域的点云数据依次进行抽稀和去噪处理，得到预处理的点云数据；

使用预定尺寸的格网对所述预处理后的点云数据进行划分，提取得到多个初始地面点；

从所述多个初始地面点中提取得到最终地面点；

使用所述最终地面点对所述点云数据进行归一化处理，得到相对于所述最终地面点的点云数据；

使用所述相对于最终地面点的点云数据构建枝下高的点云数据；

对所述枝下高的点云数据进行单木分割，得到所述单木的点云数据。

4.根据权利要求3所述的测算树干体积的方法，其特征在于，所述使用所述最终地面点对所述点云数据进行归一化处理的步骤，包括：

使用所述最终地面点对所述点云数据构建三角网模型；

遍历所述三角网模型中的各点云数据，查找每个点所在三角形的区域位置；

计算所述区域位置在所述三角形的高度；

分别计算所述点云数据中每一点的高度与对应区域位置在所述三角形的高度之差，得到所述相对于最终地面点的点云数据。

5.根据权利要求1所述的测算树干体积的方法，其特征在于，所述使用密度直方图法从所述单木的点云数据中提取并滤除林下灌木高的步骤，包括：

沿竖直方向对所述单木的点云数据进行分层，使用每层点云数据含有的点个数构建点个数直方图；

使用B样条曲线对所述点个数直方图依次进行拟合和高斯平滑处理，得到直方图曲线；

对所述直方图曲线分别进行二阶求导，得到点个数二阶导数曲线；

从所述点个数二阶导数曲线中提取二阶导数为正的部分曲线，得到多段目标曲线段；

分别计算每段目标曲线段对应的点云密度，选取密度最小且预定高度以上的预定数量的目标曲线区间；

从所述预定数量的目标曲线区间中选取高度最小的区间，作为所述林下灌木高。

6.根据权利要求1所述的测算树干体积的方法，其特征在于，所述使用百分比直方图法从所述滤除林下灌木高后的点云数据中提取得到枝下高的点云数据的步骤，包括：

提取高于所述林下灌木高的点云数据，沿竖直方向对所述点云数据进行分层，使用每层点云数据含有的点个数构建点占比范围直方图；

使用B样条曲线对所述点占比范围直方图进行拟合和高斯平滑处理，得到点数百分比曲线；

对所述点数百分比曲线分别进行一阶求导和二阶求导，分别得到点占比一阶导数曲线和点占比二阶导数曲线；

从所有点占比二阶导数为零的点对应的所有一阶导数中，选取一阶导数值最大的预定数量的点作为枝下高的候选位置点；

从所述枝下高的候选位置点中选取高度最低的位置点，作为所述枝下高的最终位置点；

提取所述枝下高的最终位置点以下的所有点云数据作为所述枝下高的点云数据。