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专利号: 2023101890974
申请人: 成都工业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于点云自适应切片的计算树冠体积的方法,其特征在于,包括:获取完整树冠点云数据,然后对完整树冠点云数据进行树冠等距切片;

改进Graham凸包算法通过离散化格林公式计算树冠点云切片面积;

通过计算相邻切片面积及切片分类进行树冠自适应切片;

再次进行改进Graham凸包算法通过离散化格林公式计算树冠点云切片面积;

通过台体与锥体计算公式计算树冠体积。

2.如权利要求1所述的一种基于点云自适应切片的计算树冠体积的方法,其特征在于,所述改进Graham凸包算法通过离散化格林公式计算树冠点云切片面积包括:A1.对树冠点云切片使用Graham凸包算法进行外层凸包构建,生成初始凸包边界点集;

A2.以初始凸包边界的每条边线两端点之间的间距为直径作圆形区域,基于夹角寻找圆内树冠点中与直径端点组成最小余弦值的点作为新边界点,插入边界点集;

A3.重复步骤A2直至所有边以这条边为直径的圆内无树冠点,迭代完成,将更新后的边界顶点储存到新的点集 中;

A4.遍历点集 中所有边界点,基于MATLAB求解器寻找经过所有点的最短唯一路径,构建最终树冠点云切片外轮廓;

A5.离散化格林公式计算每层树冠点云切片面积。

3.如权利要求2所述的一种基于点云自适应切片的计算树冠体积的方法,其特征在于,所述离散化格林公式计算每层树冠点云切片面积包括:式中,S为冠层切片面积,k为单层树冠边界点总点数,为i点的二维投影坐标, )为i+1点的二维投影坐标。

4.如权利要求2所述的一种基于点云自适应切片的计算树冠体积的方法,其特征在于,所述重复步骤A2直至所有边以该边为直径的圆内无树冠点,迭代完成,将更新后的边界顶点储存到新的点集 中还包括:若圆内仍存在树冠点,则基于夹角寻找最小余值点,插入并更新边界点集。

5.如权利要求1所述的一种基于点云自适应切片的计算树冠体积的方法,其特征在于,所述通过计算相邻切片面积及切片分类进行树冠自适应切片包括:B1.对树冠点云数据按高程方向进行等间距分层,将树冠切片中少于3个点的切片与上一层合并,记录初始分层数量;

B2.使用改进Graham凸包算法计算各层树冠点云切片面积;

B3.依次计算相邻树冠点云切片的面积比值、所有面积比值的算数平均值以及所有面积比值的标准偏差;

B4.将计算结果代入预设公式中,以所有相邻树冠点云切片面积比值的平均值为起点,以标准偏差为间距进行切片,获得切片分类结果;

B5.最终统计自适应切片得到的切片总数量以及各层的厚度。

6.如权利要求5所述的一种基于点云自适应切片的计算树冠体积的方法,其特征在于,包括通过如下公式计算相邻树冠点云切片的面积比值Pi:其中,Pi为面积比值,Si为切片面积;

通过如下公式计算所有面积比值的算数平均值Pave:通过如下公式计算所有面积比值的标准偏差Psd:

式中,Si、Si‑1为第i、i‑1层切片面积,Pi为第i层切片与第i‑1层切片的面积比值,Pave为所有面积比值的算数平均值,Psd为所有面积比值的标准偏差,N为初始分层切片数量。

7.如权利要求6所述的一种基于点云自适应切片的计算树冠体积的方法,其特征在于,包括将计算结果代入如下公式中,以所有相邻树冠点云切片面积比值的平均值为起点,以标准偏差为间距进行切片,如果相邻切片满足R(i)、R(i‑1),则认为相邻树冠点云切片的形状和面积相似,并进行合并,否则,认为相邻树冠点云切片的形状和面积变化较大,切片单独成层,R(i)、R(i‑1)为第i、i‑1层切片分类结果:式中,Round为只保留参数整数部分的取整

函数。

8.如权利要求1所述的一种基于点云自适应切片的计算树冠体积的方法,其特征在于,所述通过台体与锥体计算公式计算树冠体积还包括:将树冠体积划分为n层,改进的Graham凸包算法计算每层切片面积,累加各层树冠点云之间的体积可求得整个树冠的体积,基于台体与锥体公式如下公式计算树冠体积,即将整个树冠视为由许多个台体和顶部一个圆锥体的几何体,树冠体积等于前n‑1个台体和n个锥体的总和:式中,V为树冠体积,n为树冠切片的总数

量,、 为每层树冠切片面积, 为第i层切片高度, 为第n层切片面积, 为第n层切片高度。

9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑8中任一项所述的方法。