激光點(diǎn)云與機(jī)器視覺技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用研究課件

1、激光點(diǎn)云與機(jī)器視覺技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用研究主 要 內(nèi) 容 一近年來完成的工作完成的工作總結(jié)正在進(jìn)行的工作闡述二三四科研工作的基礎(chǔ)林業(yè)大數(shù)據(jù)的認(rèn)知五一、科研工作的基礎(chǔ)機(jī)載激光雷達(dá)與地基激光雷達(dá)是近年來測繪的新技術(shù)，稠密的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含了大量的空間的三維信息，回波強(qiáng)度、回波次數(shù)、空間位置、顏色等。車載激光掃描儀的測繪現(xiàn)場萊卡C10測繪現(xiàn)場無人機(jī)搭載激光雷達(dá)或攝影測量的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集一、科研工作的基礎(chǔ)機(jī)器視覺是集成數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)的綜合學(xué)科。1. 基于先驗(yàn)信息的智能分類2. 基于不同投影策略的分類渲染3. 基于不同空間域的分解與特征提取算法設(shè)計(jì)了一系列基于點(diǎn)云的

2、空間特征，如特征張量、法矢量、曲率、繞率、法矢量分布等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對不同闊葉樹種枝、葉、果實(shí)的自動(dòng)分類。校園內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類櫻花樹的分類結(jié)果八角金盤二 、近年來所完成的工作含笑樹機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)分類橡膠樹我們目前算法對林分冠層的提取結(jié)果無人機(jī)獲取的南林大后山林分點(diǎn)云數(shù)據(jù)由無人機(jī)自上而下的獲取的林段點(diǎn)云數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)圖像圖形學(xué)算法，從中提出冠幅、樹高等指標(biāo)，并推算蓄積量、郁閉度、葉面積指數(shù)等因子。二、近年來所完成的工作單株提取后的最大凸包算法結(jié)果樹種分類與單株樹木的提取1. 面向點(diǎn)云的基于空間特征的葉葉分離2. 基于點(diǎn)云的真實(shí)葉面建模與受力形變3. 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的真實(shí)枝干模型重建二 、近年來所完成的

3、工作提出了基于遷移學(xué)習(xí)，把空間中點(diǎn)云降維投射到不同的投影空間中，并結(jié)合球增長模型實(shí)現(xiàn)葉葉分離。同時(shí)結(jié)合不同樹種枝干以及葉肉的材料性能，運(yùn)用了受力形變方法以及空氣動(dòng)力學(xué)模型分析枝葉在風(fēng)力載荷下的安全性能。4 基于機(jī)載激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)獲取的林段截面的風(fēng)場風(fēng)壓隨時(shí)間變化1 機(jī)載激光雷達(dá)掃描林段數(shù)據(jù)2) 基于機(jī)載激光雷達(dá)的林場中風(fēng)場風(fēng)壓計(jì)算模型二 、近年來所完成的工作2 基于機(jī)載激光雷達(dá)掃描林段截面數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)3 基于湍流模型的林分受力形變分析多設(shè)備融合魚目相機(jī)點(diǎn)云投射結(jié)果我們算法與不同設(shè)備獲取的LAI相似性分析結(jié)合了林學(xué)模型，如Miller公式、橢球模型、迭代反演法等，對離散點(diǎn)云采用球極投影算法，計(jì)算葉

4、面積指數(shù)，并與真實(shí)的測量結(jié)果相比較。二 、近年來所完成的工作虛擬芒果樹虛擬胡桃樹虛擬林分建模二 、近年來所完成的工作4）運(yùn)用了虛擬現(xiàn)實(shí)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)分析激光掃描中存在的遮擋影響的問題以及葉面積估測方法。運(yùn)用磁化掃描儀獲取真實(shí)的樹種葉面積葉傾角，同時(shí)建立虛擬的激光掃描儀掃描樹種，設(shè)計(jì)圖形學(xué)算法分析遮擋對葉面積估測的影響。單片樹葉建模基于分層聚類的枝干建模5）運(yùn)用了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)分析激光掃描中存在的遮擋影響的問題以及葉面積估測方法。1 單站激光掃描仿真2 單站掃描樹冠分層結(jié)果3 三站激光掃描仿真4 多站掃描樹冠分層結(jié)果5 掃描獲取的葉片與光線的相對角度6 不同相對角度下得到的采樣精度的計(jì)算7 根

5、據(jù)采樣精度，得到三角剖分在空間下的策略，獲取可以確定葉面三角面片的數(shù)量，進(jìn)而計(jì)算掃描面積3 單站掃描樹冠分析結(jié)果4 多站掃描樹冠分析結(jié)果5 光線透射率分析6) 掃描中遮擋對真實(shí)葉面積估測的結(jié)果分析, 結(jié)合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的算法，從離散點(diǎn)云中還原真實(shí)葉面積，并與真實(shí)值的相比較。1 單站葉面積反演2 三站葉面積反演實(shí)測的橡膠樹數(shù)據(jù)算法得到的結(jié)果設(shè)計(jì)基于圖形學(xué)的真實(shí)葉面積求取算法設(shè)計(jì)了基于激光點(diǎn)云的總?cè)~面積反演算法 分析了掃描距離和點(diǎn)云密度之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了三角剖分算法實(shí)現(xiàn)離散點(diǎn)云到冠層總?cè)~面積的轉(zhuǎn)換關(guān)系。二 、近年來所完成的工作 目前激光點(diǎn)云獲取的是離散點(diǎn)，而葉片是空間三維平面，實(shí)現(xiàn)又點(diǎn)到面的轉(zhuǎn)換是基于激光點(diǎn)云的林學(xué)參數(shù)估測的重點(diǎn)。 在掃描中存在多種問題，首先，外界干擾造成的葉片與細(xì)枝抖動(dòng)。其次，光照不均勻造成的紋理失真。最后，采樣密度的不均勻性造成的處理困難。目前的葉面積估算方法主要是采用光線追蹤、概率模型、凸包等算法。計(jì)算結(jié)果以葉面積指數(shù)為主。問題為：三、工作中的思考存在問題的簡單演示四、在做的工作 基于激光點(diǎn)云的林段中林學(xué)參數(shù)的估測，以及機(jī)載點(diǎn)云與遙感數(shù)據(jù)之間的尺度轉(zhuǎn)換關(guān)系?；诳臻g結(jié)構(gòu)與空間屬性分布的不同樹種的分類識別。結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)的防風(fēng)林帶風(fēng)力、風(fēng)壓估算與損傷模型評估等。