基于车载激光点云数据的单株树提取开题报告

1. 研究目的与意义

随着中国生态文明建设的不断深入，人们的生态保护和环境保护的意识愈发的增强，对于环境的要求也是水涨船高，于是加强城市绿化成为解决城市环境问题的一个首选方法，此外，由于国家战略和经济发展，西部大开发和解决雾霾问题都需要政府和民间投入大量的人力物力来改善自然环境和提高自然自净能力，其根本途径的就是种植树木。

树木虽然可以能够、有效的净化环境并带来一定的经济收益，但是树木在种植之后，需要对其生长的情况进行统计和监控，以满足日常的养护需要，同时，为未来的种植规划，需要动态了解植被生长情况，而要做到这些，首当其冲的就是对种植树木的识别和统计工作。

本项目通过车载激光扫描仪，结合鱼目摄像机，对树林图像，特别是城市绿化，进行采集，并对图像加工消除误差，通过算法分析分割单株树的图像，从而形成对树木个体的分辨统计。

2. 国内外研究现状分析

该项目的主要研究点在于图像采集和图像处理。

图像采集技术由于当现今科学技术的发展，各种图像采集仪器逐步完善，大部分的图像采集主要是使用激光扫描仪，或辅以雷达、特种相机等其他设备成像。

作为主要手段的激光扫描可用来探测并分析树木的二维图像或三维形状，它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势，并术能够提供扫描树木的点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字模型。

3. 研究的基本内容与计划

基于车载激光系统，对采集的橡胶林木激光点云数据进行单株树提取2.1搜集和整理各类国内外相关论文，了解输入输出和算法构成2.2对资料进行翻译阅读，借鉴已有的相关研究成果，认真研究算法并用matlab实现算法，进一步完善算法 2.3对输入的激光点云数据进行处理，并加入算法进行模拟，对结果进行仿真实验2.4总结研究过程，基于现有成果并结合研究过程撰写论文2.5征求指导老师的意见,并对论文初稿进行必要修改,最后定稿

4. 研究创新点

本项目首先进行林分数据的采集，运用了移动与固定的激光扫描仪，并结合鱼目相机，获取叶面积指数；接着设计了从离散点云数据中获取枝叶不同部位的数据，同时消除因为地形差异而造成的误差。

并用meanshift算法与分水岭算法进行基于主枝干的单株提取，从而在整片林分中获取每株树的位置。

本项目创新之处在于在图像获取时，利用离散点处理去消除地形上的误差，同时为了防止树冠遮蔽对分析数据的影响，主要采用了树木的主枝干信息来进行单株提取分类，在处理激光点图像方面，使用图像处理中比较常用的menashift算法寻找边界，并用分水岭算法对图像进行分割，从而达到对单株树的识别分离，拥有极高的可操作性，结果也具有较高的可靠性。