基于激光雷达模拟物理倒水的单木分割算法研究

发布时间：2021-11-18 22:08

　　森林是维持自然界平衡的重要组成部分,森林资源调查和保护是森林的可持续发展的关键一环。为了获取精准的单木垂直结构信息,机载激光雷达（light detection and ranging,LiDAR）技术和单木分割算法应运而生,他们对提取单株树木信息用于单木结构研究、理解树木生长、森林可持续管理具有重要的意义。本研究创造性的提出了一种模拟物理倒水的算法以达到单木分割的目的,该算法使用可变窗口的局部最大值算法,并创新性地采用了施加约束条件模拟物理倒水的分层级区域增长算法,初次的试验,在广西南宁高峰林场中树冠顶点探测率上,F分数均大于0.71,具有良好的探测率,在树冠幅探测下,rRMSE均小于20%,这代表在亚热带林业的单木分割中具有一定的可行性。本文接着针对模拟物理倒水算法存在的问题提出了由高度差和梯度构建的能量函数来分割树冠边界,从而优化了树顶提取和相邻树冠的分割结果。以中国南方亚热带森林为研究区,测试了不同密度（低、中、高密度）、不同树种（杉木,,桉树和白皮松）下传统分水岭算法和本研究算法对于树顶提取及树冠分割的效果。为了检验结果的准确性,在实验中对Li DAR数据和人工测量数据的分割... 

【文章来源】：南京林业大学江苏省

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
    1.3 研究区域与数据获取
        1.3.1 研究区域概况
        1.3.2 样地实测数据
    1.4 研究内容
    1.5 论文结构
第二章 模拟物理倒水的单木分割算法
    2.1 数据获取
    2.2 模拟物理倒水的单木分割算法
        2.2.1 DSM的生成
        2.2.2 图像平滑
            2.2.2.1 形态学平滑
        2.2.3 树冠顶点定位
        2.2.4 模拟物理倒水流程
        2.2.5 精度评估
    2.3 结果与分析
    2.4 本章总结
第三章 优化的模拟物理倒水算法
    3.1 数据获取
    3.2 模拟物理倒水算法
    3.3 构建能量函数
        3.3.1 图像梯度
        3.3.2 高度差
        3.3.3 能量函数
            3.3.3.1 构建能量函数
            3.3.3.2 能量函数规则详解
            3.3.3.3 能量函数在树冠分割中的应用
            3.3.3.4 回滚策略
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 结果
        3.4.2 讨论
            3.4.2.1 效率分析
            3.4.2.2 优点和局限性
            3.4.2.3 高度间隔敏感性分析
            3.4.2.4 分水岭算法与模拟物理倒水算法
    3.5 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
攻读学位期间发表的学术论文
参考文献



本文编号：3503706