《面向林業采育作業識別與測量的多感測器信息融合方法》是依託北京林業大學，由劉晉浩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向林業采育作業識別與測量的多感測器信息融合方法
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：劉晉浩
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
十一五科技支撐項目多功能林木采育作業關鍵技術裝備研究與開發 的實施，研製成功了國內首台多功能林木采育裝備。在實驗和生產中發現，裝備作業時大部分時間都消耗在轉移作業區域、辨識立木狀況、觀察作業環境等環節當中。致使裝備對操作人員的素質依賴性強，作業培訓提高慢，作業效率差別很大。為了解決目前的森林聯合採育裝備發展所面臨的問題，最佳化采育作業操作，提高森林資源利用率，提出在采育作業的觀察、識別階段，建立多感測器系統，進行林業采育作業識別與測量多感測器信息融合方法研究，進行采育林地地形坡度識別、路面路徑識別與分析，為林業裝備的林間地面作業行走提供導航和障礙物探測；進行立木識別、樹徑測量，為獲取樹木的精確模型提供關鍵數據。利用多感測器系統信息融合技術，形成對采育作業裝備作業環境的綜合描述，最終為提升多功能采育裝備的自動識別水平奠定技術基礎，豐富套用於複雜環境輔助作業的多感測器融合理論和方法。
結題摘要
本研究通過搭建基於多感測器的林業采育目標信息採集系統來獲取豐富的環境數據，利用多感測器信息融合技術，對二維雷射數據、可見光圖像和紅外熱圖像等多種不同模式的數據信息進行融合處理，獲得對外部環境比較完整、準確的表達，實現林業采育目標的測量和識別，取得了較好的實驗效果，為解決林區複雜環境中聯合採育機連續作業效率低的問題作出了貢獻。本研究三年來取得了以下主要成果： 1.搭建了基於雷射掃瞄器和視覺感測器的林業采育目標信息採集系統，能夠快速準確的對林區采育目標的距離、胸徑、顏色等數據進行採集； 2.根據雷射掃瞄器輸出數據的形式，編制了基於腐蝕擴張原理和聚類計算原理的目標表面特徵提取算法。濾除原始雷射掃描數據中的背景噪聲和其他非目標噪聲，獲取掃描目標的輪廓數據。根據過濾後的掃描目標輪廓數據，運用最小二乘擬合算法獲得立木的直徑； 3.在雷射與圖像像素化的基礎上，根據相機拍攝區域在CMOS圖像感測器上成像區域的線性和二次拋物線分割情況，將雷射數據與圖像進行像素級融合，實現雷射與圖像的位置匹配； 4.為了進一步完成采育目標識別的效果，在現有的采育目標信息採集系統中加入了紅外熱像儀，可對采育目標進行紅外熱圖像採集，彌補了可見光圖像的不足。利用Contourlet變換算法來對紅外和彩色可見光圖像進行多源圖像融合，豐富采育目標圖像信息，提高采育目標識別率； 5.針對采育目標特點，進行圖像特徵提取，根據特徵數據，通過樣本訓練建立基於支持向量機的目標識別算法模型，並對其參數選取進行了研究，用三種不同的最佳化算法對該模型參數進行了選取，大大提高識別正確率。同時，通過對最佳化模型的試驗結果比較，選出了最適合林業采育目標識別的算法模型； 6.將整個采育目標測量識別系統套用在聯合採育機上進行了初步的試驗，試驗證明本系統和算法可以成功對林業采育目標進行識別和檢測。
