论文题目: 近景摄影测量技术在立木材积测定中的应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 森林经理学
作者: 杨华
导师: 孟宪宇
关键词: 近景摄影测量,直接线性变换法,正形数,立木材积
文献来源: 北京林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文依据近景摄影测量原理和图像测量技术,提出了一种测定单株立木材积的新方法。该方法有许多传统测量方法不能比拟的优越性,适合野外操作,有较高的精度,为单株立木的测量提供了一种新的数字化、自动化测量手段。 论文主要工作以括: (1) 采用单目CCD数码相机作为输入设备,由于数码相机镜头本身的视场角的局限性,数码相机分段摄取立木影像,采用水平的摄影方式和倾斜的摄影方式,经过投影纠正、图像拼接等图像处理工作,从而获得单株立木完整的干形图像。 以数码相机拍摄立木图片的形式,记录了单株立木测量试验的全过程,试验结束以后,仍然可对单株立木的测量结果,进行重新分析和树木生长过程的研究。 (2) 针对测定单株立木材积,提出了适合于单株立木测量的二维直接线性变换法的构像方程,而不作三维的解析处理,简化了操作过程,大量地减少了计算工作量;应用该构像方程可将像方坐标转换为物方坐标,并且对数码相机存在的线性和非线性畸变进行了纠正。 (3) 对倾斜摄影,依据两张相片的同名点,推导出数码相机的外定向参数——光轴倾斜角度求算式,并完成倾斜投影纠正。采用像素当量的图像测量方法,可测定任意树高处的树干直径、树高等测树因子。 (4) 在对6个树种944株伐倒木分析基础上,提出了一个含有较低部位树干直径的正形数估测材积式,经试验表明,估测精度可达到生产的使用要求。该立木材积式不仅可用于图像测量立木材积,也可用于常规的立木材积的测定。 (5) 基于单株立木区分求积式和正形数估测材积式,提出了两种图像测量单株立木材积的技术路线。 (6) 为实现测量的自动化,用Delph语言完成了大量的编程工作。 (7) 运用近景摄影测量和图像测量技术测定立木材积是一种实验方法的创新,在以上研究中,(2)、(3)、(4)、(5)项为论文创新处。
论文目录:
独创性声明
摘要
Abstract
1 引言
1．1 研究的目的和意义
1．2 近景摄影测量概述
1．2．1 近景摄影测量简介
1．2．2 近景摄影测量工具
1．2．3 近景摄影测量的发展
1．2．4 近景摄影测量的应用
1．3 近景摄影测量技术和计算机视觉技术在林业上的应用
1．4 单株立木材积测定方法综述
1．4．1 以孔兹干曲线理论为基础的立木材积估测方法
1．4．2 以正形数为理论基础的立木材积估测方法
1．4．3 立木材积近似求积法
1．4．4 单株立木材积估测方法的讨论
1．5 研究的内容和拟解决的问题
1．5．1 本研究涉及的范围
1．5．2 本研究拟解决的问题
1．6 论文结构
1．7 本章小节
2 近景摄影测量基本理论
2．1 非量测的近景摄影测量设备—CCD数码相机
2．1．1 数码相机的特点
2．1．2 单目数码摄像系统
2．1．3 数码相机的应用问题
2．2 近景摄影测量的数学模型
2．2．1 常用的坐标系
2．2．2 内方位元素
2．2．3 外方位元素
2．2．4 共线条件方程
2．2．5 直接线性变换的数学模型
2．2．6 非线性变换的数学模型
2．3 二维直接线性变换法
2．3．1 L系数的近似解算式
2．3．2 物方空间坐标的转换
2．4 二维的直接非线性变换解算式
2．4．1 内方位元素解算
2．4．2 L'值的解算
2．4．3 纠正后待定点物空间坐标解算式
2．5 倾斜像片与水平像片相应像点之间坐标转换的数学模型
2．5．1 倾斜摄影方式的主光轴倾角公式
2．5．2 投影畸变的纠正模型
2．6 本章小结
3 数字图像测量
3．1 CCD相机的几何成像原理
3．1．1 CCD与图像的数字化
3．1．2 图像的格式
3．2 数码相机的成像几何模型
3．2．1 数码相机的线性模型
3．2．2 计算机图像坐标
3．2．3 影像分辨率
3．2．4 比例因子
3．2．5 长度测量
3．2．6 被摄物体的大小、距离与焦距的关系
3．3 像素当量的测量方法
3．3．1 测量原理
3．3．2 实验方法
3．3．3 实验数据
3．3．4 像素当量法的讨论
3．4 关于图像测量的自动化
3．5 本章小结
4 基于近景摄影测量的单株立木图像信息的提取
4．1 光轴水平的摄影方式
4．2 数据的采集
4．3 立木图像信息的提取与解算
4．3．1 L系数近似值的解算
4．3．2 树干直径的近似解
4．3．3 内方位元素的计算
4．4 光轴倾斜的摄影方式
4．4．1 光轴倾斜角的计算
4．4．2 将光轴倾斜摄影转换为光轴水平摄影的方式
4．5 单株立木三维信息的测定
4．5．1 立体视觉测量原理
4．5．2 实验结果
4．6 本章小结
5 利用正形数估测立木材积方法的研究
5．1 立木材积的测定方法
5．2 测定单株立木材积的正形数理论
5．3 研究方法
5．3．1 基本原理
5．3．2 各树种平均正形数估计值计算
5．4 估测立木材积精度检验
5．4．1 评价估测立木材积的精度指标
5．4．2 与二元立木材积表法的比较
5．5 结果与分析
5．5．1 结论
5．5．2 讨论
5．6 本章小结
6 近景摄影测量技术在立木材积测定中的应用
6．1 研究区概况
6．2 单株立木区分求积的图像测量方法
6．2．1 单株立木区分求积的测定过程
6．2．2 数据的采集
6．2．3 像片的纠正结果
6．2．4 立木胸径因子的图像测量
6．2．5 树高因子的图像测量
6．2．6 伐倒木区分求积法
6．2．7 单株立木区分求积法
6．2．8 单株立木材积区分求积的自动测量
6．2．9 单株立木区分求积的结果
6．3 利用正形数估测材积式求材积的图像测量方法
6．4 数据分析与讨论
6．5 本章小结
7 结论与展望
7．1 结论
7．1．1 研究成果总结
7．1．2 论文创新点
7．1．3 有待解决的问题
7．2 展望
参考文献
个人简介
导师简介
致谢
发布时间: 2005-07-12
参考文献
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