申请/专利权人：中国林业科学研究院资源信息研究所

申请日：2020-12-24

公开（公告）日：2024-02-20

公开（公告）号：CN112651937B

主分类号：G06T7/00

分类号：G06T7/00;G06T7/136;G06T7/187;G06F17/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.20#授权;2021.04.30#实质审查的生效;2021.04.13#公开

摘要：本发明实施例提供了一种分层树冠识别方法，包括以下步骤：根据树冠高度栅格单元的个数，创建不相交集；依次遍历每个树冠顶点，从树冠高度栅格中提取树冠顶点的高度；将树冠划分为4个象限，分别为左上象限、右上象限、左下象限、右下象限，判别每个象限内树冠边界；提取树冠底部的高度；使用树冠顶点索引对树冠进行编码；依次遍历树冠顶点，对树冠外边界进行矢量化。本发明实施例提供的一种分层树冠识别方法，能够快速地识别分层树冠，同时还可用于识别普通树冠，增强了识别树冠的普适性，有效提高了树冠边界识别精度。

主权项：1.一种分层树冠识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据树冠高度栅格单元的个数，创建不相交集；S2、依次遍历每个树冠顶点，从树冠高度栅格中提取树冠顶点的高度；S3、将树冠划分为4个象限，分别为左上象限、右上象限、左下象限、右下象限，根据栅格遍历规则、行边界约束规则、生长距离约束规则、生长四邻域连通约束规则、射线方向判别规则、射线生长约束规则、射线四邻域连通约束规则、树冠判别规则和树冠相接点判别规则判别每个象限内树冠边界；其中，所述栅格遍历规则包括：1左上象限内栅格遍历规则：当前点的起始位置为种子点，首先，当前点沿所在行向左移动，如果当前点的左方点为树冠点则当前点持续向左移动，如果到达树冠边界则停止向左移动；然后，当前点沿所在行返回到种子点所在列，并向上移动一行，当前点的位置变为种子点的上方点，当前点沿所在行向左移动，如果当前点的左方点为树冠点则当前点持续向左移动，如果到达树冠边界则停止向左移动；当前点沿所在行返回到种子点所在列，循环向上移动一行，直至到达上方树冠边界；2右上象限内栅格遍历规则：当前点的起始位置为种子点的右方点，首先，当前点沿所在行向右移动，如果当前点的右方点为树冠点则当前点持续向右移动，如果到达树冠边界则停止向右移动；然后，当前点沿所在行返回到种子点所在列的右一侧列，并向上移动一行，当前点的位置变为种子点的右上点，当前点沿所在行向右移动，如果当前点的右方点为树冠点则当前点持续向右移动，如果到达树冠边界则停止向右移动；当前点沿所在行返回到种子点所在列的右一侧列，循环向上移动一行，直至到达上方树冠边界；3左下象限内栅格遍历规则：当前点的起始位置为种子点的下方点，首先，当前点沿所在行向左移动，如果当前点的左方点为树冠点则当前点持续向左移动，如果到达树冠边界则停止向左移动；然后，当前点沿所在行返回到种子点所在列，并向下移动一行，当前点的位置变为当前点起始位置的下方点，当前点沿所在行向左移动，如果当前点的左方点为树冠点则当前点持续向左移动，如果到达树冠边界则停止向左移动；当前点沿所在行返回到种子点所在列，循环向下移动一行，直至到达下方树冠边界；4右下象限内栅格遍历规则：当前点的起始位置为种子点的右下点，首先，当前点沿所在行向右移动，如果当前点的右方点为树冠点则当前点持续向右移动，如果到达树冠边界则停止向右移动；然后，当前点沿所在行返回到种子点所在列的右方列，并向下移动一行，当前点的位置变为种子点的右下点的下方点，当前点沿所在行向右移动，如果当前点的右方点为树冠点则当前点持续向右移动，如果到达树冠边界则停止向右移动；当前点沿所在行返回到种子点所在列的右方列，循环向下移动一行，直至到达下方树冠边界；所述行边界约束规则：对于左上象限和右上象限，如果当前行的下方行没有树冠点，即当前行的下方行树冠栅格单元个数为0，表示到达上方树冠边界，则当前点停止向上移动；对于左下象限和右下象限，如果当前行的上方行没有树冠点，即当前行的上方行树冠栅格单元个数为0，表示到达下方树冠边界，则当前点停止向下移动；所述生长距离约束规则：计算当前点与种子点之间的距离，如果距离小于等于搜索半径，则当前点继续移动；如果距离大于搜索半径，则当前点停止向左或向上或向右或向下移动；所述生长四邻域连通约束规则：对于左上象限，当前点的下方点和右方点为连通点；对于右上象限，当前点的下方点和左方点为连通点；对于左下象限，当前点的上方点和右方点为连通点；对于右下象限，当前点的上方点和左方点为连通点；根据不相交集，判断当前点的两个连通点是否属于当前树冠，如果任一连通点属于当前树冠，则继续判断射线方向判别规则、射线生长约束规则、射线四邻域连通约束规则、树冠判别规则和树冠相接点判别规则；如果两个连通点均不属于当前树冠，则表示到达树冠边界，停止向左或向右移动；所述射线方向判别规则：计算种子点指向当前点的方位角，按以下规则判断移动方向：如果方位角大于等于0°并小于22.5°，或者大于337.5°并小于等于360°，射线指向上方；如果方位角大于等于22.5°并小于67.5°，射线指向右上方；如果方位角大于等于67.5°并小于112.5°，射线指向右方；如果方位角大于等于112.5°并小于157.5°，射线指向右下方；如果方位角大于等于157.5°并小于202.5°，射线指向下方；如果方位角大于等于202.5°并小于247.5°，射线指向左下方；如果方位角大于等于247.5°并小于292.5°，射线指向左方；如果方位角大于等于292.5°并小于337.5°，射线指向左上方；所述射线生长约束规则：在种子点指向当前点的射线上，根据射线方向和当前点计算当前点的前一点，当前点的前一点位于种子点和当前点之间，判断当前点的前一点是否属于当前树冠，具体规则为：如果射线方向指向左方、右方、上方或下方，直接判断当前点的前一连通点是否为树冠上的点；如果射线方向指向左上方、右上方、左下方或右下方，判断当前点的前一对角点是否为树冠上的点，并同时判断射线四邻域连通约束规则；如果当前点的前一对角点是树冠上的点，则继续判断射线四邻域连通约束规则，否则到达射线方向树冠边界；所述射线四邻域连通约束规则：如果当前点的前一对角点是树冠上的点，继续判断当前点的前一列连通点或前一行连通点是否为树冠上的点，如果当前点的前一列连通点或前一行连通点是树冠上的点，则继续树冠判别规则；如果当前点的前一列连通点或前一行连通点均不是树冠上的点，则到达射线方向树冠边界；所述树冠判别规则：A.树冠一般判别规则：如果当前点为相邻种子点，则停止树冠判别；如果种子点高度小于当前点高度，则停止树冠判别；如果当前点高度小于等于枝下高阈值，则停止树冠判别；如果当前点坡度大于指定阈值，则停止树冠判别；B.树冠分层判别规则：将树冠区域划分为核心区、中间区和外围区，每一层采用不同的判别规则：B.1树冠核心区判别规则：如果当前点与种子点之间的高度差小于预设值R1，并且当前点与种子点之间的距离小于预设值R2，则当前点位于树冠核心区，否则继续判断当前点是否位于树冠中间区,R1、R2小于种子点高度；B.2树冠中间区判别规则：B.2.1如果当前点与种子点之间的高度差小于预设值R3，并且当前点与种子点之间的距离小于预设值R4，则当前点位于树冠中间区，否则继续判断当前点是否位于树冠外围区，R3、R4小于种子点高度，且R3R1,R4R2；B.2.2如果当前点位于树冠中间区，则判别树冠局部反向角规则和全局冠倾角规则：B.2.2.1树冠局部反向角规则：如果当前点的高度小于前一点的高度，即沿着种子点指向当前点的射线方向，当前点的前一点位于凹陷区，根据当前点的高度、当前点的前一点的高度和空间分辨率计算局部反向角，如果局部反向角大于指定阈值，则到达树冠边界；B.2.2.2全局冠倾角规则：根据当前点的高度、种子点的高度和当前点与种子点之间的距离，计算全局冠倾角，如果全局冠倾角小于指定阈值，则到达树冠边界；B.3树冠外围区判别规则：如果当前点不在树冠核心区和中间区范围内，则位于树冠外围区，需要判别树冠高度规则和局部冠倾角规则：树冠高度规则：在种子点指向当前点的射线上，根据射线方向和当前点计算当前点的后一点，按照以下规则判别树冠点：如果当前点的后一点高度大于当前点的前一点高度，则到达树冠边界，否则判别局部冠倾角规则；局部冠倾角规则：计算局部冠倾角，如果当前点与后一点的局部冠倾角小于当前点与前一点的局部冠倾角，则到达树冠边缘；所述树冠相接点判别规则：根据公式1计算当前点属于每个树冠的概率p，公式1中x为当前点与种子点之间的距离除以种子点的高度值，σ缺省值为1，如果当前点属于当前种子点树冠的概率小于当前点属于另一种子点树冠的概率，则当前点属于另一种子点树冠， S4、提取树冠底部的高度；S5、使用树冠顶点索引对树冠进行编码；S6、依次遍历树冠顶点，对树冠外边界进行矢量化。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国林业科学研究院资源信息研究所 一种分层树冠识别方法

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