《基於雷射點雲和視覺計算的闊葉樹林學參數反演研究》是依託南京林業大學，由雲挺擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於雷射點雲和視覺計算的闊葉樹林學參數反演研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：雲挺
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題運用地面雷射掃瞄器作為闊葉樹信息計測的手段，並結合林學與計算機視覺的理論方法從雷射點雲數據中挖掘精確的闊葉樹林學指標。具體的研究思路為：首先，設計三維點雲的特徵提取與分類算法，實現闊葉樹不同植物器官的識別與分類；其次，結合計算機圖形學理論研究離散點雲到三維曲面的映射算法，重構闊葉樹真實的三維形態模型，進而獲取闊葉樹樹幹的乾形指數、節瘤、分枝位置等參數；再次，基於植物學與物理學原理，實現闊葉樹葉片在不同生態環境下的真實感繪製，旨在為葉面積指數和樹木冠層結構參數的測量提供依據；最後，與葉面積測量儀、高光譜輻射儀、機載雷射雷達等其它途徑獲取的闊葉樹林學指標進行類比，驗證結果的有效性並修正誤差。本課題以最新的測量技術豐富了傳統的闊葉樹數據獲取的方法，並借鑑不同學科的理論挖掘蘊含其中的生物量參數，進而為闊葉樹林學指標的計測研究和我國數位化林業的建設進程拓寬了思路。
結題摘要
本課題運用雷射掃描與視覺計算相關算法獲取闊葉樹林學相關生理參數，做出工作如下：1、完成了面向點雲的去噪與擬合算法，設計了基於點雲的正交最小二乘、移動最小二乘與葉邊界精確提取方法，消除掃描中葉子在風中抖動產生的噪聲點。2、運用球極投影方法把林木雷射點雲投影到平面上獲取半球圖像，並根據beer-lambert定律來計算有效葉面積指數，並與其他設備獲取結果相互比較進行結果驗證。3、提出了結合點雲的法矢量分布、結構張量、局部切平面等點雲特徵，用於林木點雲的自動分類，進而識別林木中不同的器官，如枝、葉、果實等。4、 提出了一種基於Laplace收縮算法與勢能場及距離度量框架下的面向點雲的活立木枝幹骨架算法，發展了一套完整的基於活立木點雲數據的枝幹建模算法。5、提出了一種基於掃描距離與最小偏轉角的自適應閾值的三角剖分算法，改算法棵自動實現點雲向空間葉面的轉換，進而獲取植物的真實葉面積值。6、運用機載雷射雷達獲取南方林段的雷射點雲數據，設計了空間分水嶺算法與形狀擬合的株株分離方法，同時初步實現了單株樹體中的葉葉分離算法。本課題開展期間共發表學術論文36篇，軟體著作權15餘項，申請各類專利6項，為雷射點雲在林業中的測繪與計量奠定了堅實的理論基礎。
