本技术公开了一种基于渐进贪心算法的大范围森林点云单木分割方法,包括:获取机载LiDAR点云数据,采用布料模拟滤波滤除点云中的地面点;体素化,以树木点云的AABB包围盒为边界,计算每个点云所对应的体素键值并创建对应体素,采用空间哈希函数将体素键值编码为哈希索引并在该索引地址上存放对应体素的指针;渐进贪心分割;后处理;根据每个体素所包含的点云,以及体素所属的单木簇,对点云进行分割;输出每棵树的点云。本发明采用自底向上的分割策略,将不准确的底层信息逐渐传递到精确的顶层信息后再进行分割,并针对顶层信息从冠层整体分布特征而非局部最高点出发,避免困难的种子点识别和冠幅检测步骤,实现了快速贪心单木分割。
背景技术
近二十年来,快速发展的LiDAR技术能够以前所未有的精度详尽描述树木和森林的3D结构。相较于费时费力的人工清查,机载平台搭载LiDAR传感器能够高效完成大样地尺度森林调查,且不受地形等恶劣环境限制;同时,相较于仅能获取森林表面信息的传统的光学遥感手段,能够获取完整的冠层3D结构,并能一定程度的穿透森林冠层,准确获取部分林下信息。因此,将机载LiDAR调查已成为近年来的研究热点。然而,为了能够获取每棵树的属性数据,首先需要能够准确、自动化地在垂直和水平方向分离单木。
单木分割算法能够从点云数据中识别并分割出独立的单木个体,但要完整且准确的分割出所有单木是一项巨大挑战。为此,诸多学者提出了大量单木分割算法,根据其处理的数据类型可分为基于栅格的分割、基于点云的分割和联合分割。然而,基于栅格的分割和基于点云的分割方法,依赖于种子点的选择,种子点识别精度很大程度上决定了最终分割结果的精度,难以保证分割精度;而联合分割方法,多以牺牲分割效率为代价,算法复杂度高,此外,在执行联合分割方法前需进行点云高程归一化预处理,但在密林区域难以获取准确的林下地形,进而导致冠层在归一化后变形,影响分割准确性。因此,如何兼顾分割精度和效率进行单木分割,是当前所面临的问题。
实现思路