拍攝時(shí)，通常會(huì)選取距離攝像頭最近的一棵被測立木作為主被測立木，其他各棵被測立 木通常是位于主被測立木的后方，且應(yīng)測量出其他各棵被測立木與主被測立木的距離，該 距離是指主被測立木所在的物平面與其他各棵被測立木所在的物平面之間的距離（即相互 平行的平面之間的垂直距離）；主被測立木通常是被設(shè)置在圖像的中間位置，且攝像頭距離 主被測立木的拍攝距離以及攝像頭所采用的拍攝焦距與標(biāo)定參數(shù)所對應(yīng)的拍攝距離和拍 攝焦距相同。參數(shù)計(jì)算模塊330可以利用上述公式（10)計(jì)算出主被測立木的胸徑，然后，利 用上述公式(14)計(jì)算出圖像中的其他各棵被測立木的胸徑。
[0124] 由上述描述可知，無論多棵被測立木是否排列整齊，參數(shù)計(jì)算模塊330都可以計(jì)算 出圖像中的多棵被測立木的胸徑。另外，經(jīng)過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，參數(shù)計(jì)算模塊330針對 圖像中的任意一棵被測立木計(jì)算出的胸徑的精度完全可以滿足林業(yè)資源調(diào)查中所規(guī)定的 相關(guān)要求。
[0125] 以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而，上述描述并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè) 的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更 動(dòng)或者修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方 案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于圖像的立木信息采集方法，其特征在于，所述方法包括： 獲取攝像頭的標(biāo)定參數(shù)，所述標(biāo)定參數(shù)為:世界坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換 參數(shù)； 獲取基于所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的包含有被測立木的圖像； 計(jì)量所述圖像中的被測立木的被測參數(shù)所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量； 根據(jù)被測參數(shù)所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量、基于所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的圖像中的參照物所對應(yīng) 的像素?cái)?shù)量W及基于所述標(biāo)定參數(shù)反算出的所述參照物在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)計(jì)算被測 立木的被測參數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)定參數(shù)包括:外參數(shù)和內(nèi)參數(shù)，其中， 所述外參數(shù)為世界坐標(biāo)系與攝像頭坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換參數(shù)，所述內(nèi)參數(shù)為攝像頭坐標(biāo) 系與圖像坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換參數(shù)。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取攝像頭的標(biāo)定參數(shù)的步驟包括： 利用所述攝像頭拍攝包含有標(biāo)定板的圖像； 獲取所述標(biāo)定板中的多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)W及多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)在圖像坐標(biāo) 系中的坐標(biāo). 根據(jù)所述多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)W及下述公式計(jì) 算所述攝像頭的標(biāo)定參數(shù)：其中，Sx表示圖像的水平比例因子，山和dy表示在X方向和Y方向上該攝像頭的相鄰圖像 傳感器之間的中屯、距離，且d/ =山X Ncx/Nfx，Ncx表示該攝像頭在X方向上設(shè)置的圖像傳感器 的數(shù)量，Nfx表示圖像中的一行所包含的像素?cái)?shù)量，&和Yf表示=維攝像頭坐標(biāo)系中的坐標(biāo) 點(diǎn)(x，y，z)映射到圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，Cx和Cy表示存儲(chǔ)圖像的帖存儲(chǔ)器中屯、的像素列數(shù) 和行數(shù)，ki表示鏡頭徑向崎變系數(shù)，/?= ^4 ，且R表示在將世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成與攝 /7 ^8 '9. 像頭坐標(biāo)系一致的姿態(tài)時(shí)，世界坐標(biāo)系繞其原點(diǎn)所旋轉(zhuǎn)的矩陣，f表示攝像頭的拍攝焦距， X xw、yw和Zw表示世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，r= 7；且T表示世界坐標(biāo)系中的原點(diǎn)Ow在攝像頭坐 U丄 標(biāo)系中的坐標(biāo)，r2 = xAYd2，Xd和Yd表示S維攝像頭坐標(biāo)系中的（x，y，z)坐標(biāo)變換到實(shí)際圖 像物理坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述獲取基于所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的包含有 被測立木的圖像的步驟包括： 在針對一棵被測立木拍攝圖像時(shí)，使該被測立木的拍攝距離與所述標(biāo)定板的拍攝距離 相同，并使該被測立木的拍攝焦距與所述標(biāo)定板的拍攝焦距相同；或者 在針對在水平方向上排列成一排的多棵被測立木拍攝圖像時(shí)，使位于中間的被測立木 的拍攝距離與所述標(biāo)定板的拍攝距離相同，并使被測立木的拍攝焦距與所述標(biāo)定板的拍攝 焦距相同；或者 在針對沒有在水平方向上排列成一排的多棵被測立木拍攝圖像時(shí)，使距離攝像頭最近 的被測立木的拍攝距離與所述標(biāo)定板的拍攝距離相同，并使被測立木的拍攝焦距與所述標(biāo) 定板的拍攝焦距相同。5. 如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)被測參數(shù)所對 應(yīng)的像素?cái)?shù)量、基于所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的圖像中的參照物所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量W及基于所 述標(biāo)定參數(shù)反算出的所述參照物在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)計(jì)算被測立木的被測參數(shù)的步驟 包括： 根據(jù)下述公式計(jì)算圖像中的一棵被測立木或者圖像中的多棵被測立木中任一棵被測 立木的高度，且所述圖像中的多棵被測立木為在水平方向上排成一排的多棵被測立木：其中，H為被測立木的高度，（Xwi，ywi)表示參照物的最高點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)， (Xw2，yw2)表示參照物的最低點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，y康示參照物的最高點(diǎn)在圖像坐標(biāo) 系中的y軸上的坐標(biāo)，y2表示參照物的最低點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中的y軸上的坐標(biāo)，/ 1表示被測 立木的最高點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中的y軸上的坐標(biāo)，/2表示被測立木的最低點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中 的y軸上的坐標(biāo)。6. 如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)被測參數(shù)所對 應(yīng)的像素?cái)?shù)量、基于所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的圖像中的參照物所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量W及基于所 述標(biāo)定參數(shù)反算出的所述參照物在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)計(jì)算被測立木的被測參數(shù)的步驟 包括： 根據(jù)下述公式計(jì)算圖像中的一棵被測立木的胸徑或者圖像中的多棵被測立木中任一 棵被測立木的胸徑，且所述圖像中的多棵被測立木為在水平方向上排成一排的多棵被測立 木：其中，Mi為被測立木的胸徑，（xwi，ywi)表示參照物的最右端在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)， (Xw2，yw2)表示參照物的最左端在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，Xl表示參照物的最右端在圖像坐標(biāo) 系中的X軸上的坐標(biāo)，X2表示參照物的最左端在圖像坐標(biāo)系中的X軸上的坐標(biāo)，表示被測 立木的最右端在圖像坐標(biāo)系中的X軸上的坐標(biāo)，2表示被測立木的最左端在圖像坐標(biāo)系中 的X軸上的坐標(biāo)。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)被測參數(shù)所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量、基于 所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的圖像中的參照物所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量W及基于所述標(biāo)定參數(shù)反算出 的所述參照物在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)計(jì)算被測立木的被測參數(shù)的步驟包括： 根據(jù)下述公式計(jì)算圖像中的多棵被測立木中的除位于圖像中屯、的被測立木之外的任 一被測立木的胸徑，且所述圖像中的多棵被測立木為沒有在水平方向上排成一排的多棵立 木：其中，Mi為位于圖像中屯、的被測立木的胸徑，M2為圖像中的多棵被測立木中的除位于圖 像中屯、的被測立木之外的任一被測立木的胸徑，mi和m2表示Mi和M2在圖像坐標(biāo)系中的尺寸， m和ri2表示mi和m2分別對應(yīng)的像素?cái)?shù)量;dx表示在X軸方向上每個(gè)像素所表示的長度，d表示 兩棵被測立木所在的物平面之間的距離。8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)被測參數(shù)所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量、基于 所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的圖像中的參照物所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量W及基于所述標(biāo)定參數(shù)反算出 的所述參照物在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)計(jì)算被測立木的被測參數(shù)的步驟還包括： 利用下述公式對被測立木的胸徑進(jìn)行校正：其中，M為計(jì)算出的被測立木的胸徑，m表示M在圖像坐標(biāo)系中的尺寸，山表示在X軸方向 上每個(gè)像素所表示的長度，n表示m對應(yīng)的像素?cái)?shù)量，fi為校正后的拍攝焦距。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述校正后的拍照焦距fi的校正過程包括： 獲取多組樣本數(shù)據(jù)，并將多組樣本數(shù)據(jù)代入下述公式中： Y= 2((M2-廣 M2d-i)/M2d-i)2; 其中，M2-1表示第i組樣本數(shù)據(jù)中的計(jì)算出的胸徑，M2d-i為第i組樣本數(shù)據(jù)中的實(shí)際測量 胸徑，且m表示M2-i在圖像坐標(biāo)系中的尺寸，山表示 在X軸方向上每個(gè)像素所表示的長度，n表示m對應(yīng)的像素?cái)?shù)量，f為未知數(shù)； 獲取使Y最小的f，且將使Y最小的f確定為校正后的拍照焦距fi。10. -種基于圖像的立木信息采集裝置，其特征在于，所述裝置包括： 標(biāo)定參數(shù)模塊，適于獲取攝像頭的標(biāo)定參數(shù)，所述標(biāo)定參數(shù)為:世界坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo) 系之間的坐標(biāo)變換參數(shù)； 圖像獲取模塊，適于獲取基于所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的包含有被測立木的圖像； 像素計(jì)量模塊，適于計(jì)量所述圖像中的被測立木的被測參數(shù)所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量； 參數(shù)計(jì)算模塊，適于根據(jù)基于所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的圖像中的參照物所對應(yīng)的像素?cái)?shù) 量W及基于所述標(biāo)定參數(shù)反算出的圖像中的參照物在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)計(jì)算被測立木 的被測參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種基于圖像的立木信息采集方法和裝置，其中的方法包括：獲取攝像頭的標(biāo)定參數(shù)，所述標(biāo)定參數(shù)為：世界坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換參數(shù)；獲取基于標(biāo)定參數(shù)而拍攝的包含有被測立木的圖像；計(jì)量所述圖像中的被測立木的被測參數(shù)所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量；根據(jù)被測參數(shù)所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量、基于所述標(biāo)定參數(shù)而拍攝的圖像中的參照物所對應(yīng)的像素?cái)?shù)量以及基于所述標(biāo)定參數(shù)反算出的所述參照物在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)計(jì)算被測立木的被測參數(shù)。本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案有效的提高了立木信息采集的便捷性和信息采集效率，并在較大程度上降低了立木信息采集的實(shí)現(xiàn)成本。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號】CN105513078
【申請?zhí)枴緾N201510933995
【發(fā)明人】徐愛俊, 阮曉曉, 姜廣宇
【申請人】浙江農(nóng)林大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月15日