基于激光雷达的苹果树枝条信息提取研究

来源 :西安科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzjqwerty6
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
苹果树的枝条是叶、芽、花、果等器官生长的基础,适宜的枝条数量和长度是果树正常生长及开花结果的保证。同时,枝条信息(长度/数量)是苹果树长势以及产量等的重要表征指标,因此,准确的获取苹果树枝条信息对于果园生产具有重要意义。本研究基于富士苹果树的地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanning,TLS)和背包激光雷达(Backpack Light Detection and Ranging,Backpack-LiDAR)点云数据,利用定量结构模型(Quantitative Structural Model,QSM)进行重建并提取枝条信息。首先,对TreeQSM中的5个关键参数进行了敏感性分析,得出对高度矮且枝条复杂的苹果树建模的敏感参数;其次,提出一种苹果树枝条信息提取的参数优化方法,并作了系统的阐述。最后,基于参数优化后的QSM,对样本树进行建模并提取枝条信息,与实测值进行对比分析,并探究点云空间密度对结果的影响。本研究的主要结论包括:(1)对TreeQSM的原理进行介绍,并进行参数敏感性分析,结果表明:参数PD2Min对苹果树枝条信息的一阶敏感性和总体敏感性指数均远大于0.5,其对果树枝条信息提取最为敏感;本研究中参数组合数量的变化,对QSM参数的敏感性指数变化影响较小,但参数组合数量越大,敏感性指数可信度越高。(2)基于TLS点云数据,进行参数优化并建模提取苹果树枝条信息,探讨点云密度对结果的影响,结果表明:参数PD2Min=0.6cm时,枝条信息提取的相对误差最小,PD2Min取得最优值;PD2Min取最优条件下,第一、二、三级和总枝条长度提取结果的相对误差分别为7.43%、16.75%、35.84%和15.34%,数量提取结果的相对误差分别为12.00%、9.67%、23.81%和 2.89%。当点云空间密度分别为 60063 个/m3,48050 个/m3,30031个/m3,12638个/m3,6268个/m3,1658个/m3时,第一、二、三级和总枝条长度提取的相对误差分别约为10%、20%、30%和10%,数量提取的相对误差分别约为10%、10%、20%和10%;当点云空间密度807个/m3时,仅提取的第一级枝条信息可靠。TreeQSM提取分枝信息的精度,在一定范围内随着点云密度的增加而提高。对于本研究中的TLS点云数据,当点云空间密度高于1658个/m3,第一级、第二级、第三级和总枝条信息的提取结果几乎不变。(3)基于Backpack-LiDAR点云数据,对样本树进行建模并提取枝条信息,结果表明:PD2Min=1.2 cm时,枝条信息提取的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)和相对均方根误差(relative Root Mean Square Error,NRMSE)均取得最小值,PD2Min最佳;PD2Min取最优条件下,除第一级枝条信息的提取结果外,其余分级枝条信息和总枝条信息被不同程度的低估;第一级枝条长度提取结果的R2=0.397,RMSE=3.43m,NRMSE=14.62%,第一级枝条数量提取结果的 R2=0.4351,RMSE=1.30,NRMSE=11.96%,基于Backpack-LiDAR点云数据,可完整重建第一级枝条并提取其信息。
其他文献
目前,我国大部分矿区已经进入深部开采,然而,由于深部区域煤层埋深大,地应力较高、顶板运动规律不清楚、覆岩运移活跃等因素对煤矿开采造成了严重影响。以山西潞安集团余吾煤矿为例,该矿区煤层开采深度多处于500m以上,采场应力高,围岩控制难度大,且缺乏对采场顶板覆岩活动过程的全面认识。因此,本文基于余吾煤矿高应力工作面地质条件,采用调研分析、物理实验、理论分析、数值计算和现场实测相结合的方法,对余吾高应力
近年来,我国火灾事故虽有好转的趋势,火灾起数、死亡人数、直接经济损失均有所下降,但火灾事故的总体安全形势依然不容乐观。商业综合体是发生火灾的主要场所之一,一旦发生火灾,极易造成巨大的人员伤亡和财产损失。本文以安某商业综合体为例,应用PyroSim和Pathfinder对该商业综合体火灾情景人员应急疏散问题进行研究。根据商场实际参数,应用PyroSim软件建立火灾模拟建筑模型,对3种火灾情景进行模拟
不可移动文物作为人类文明发展的历史载体和见证者,有着特殊的历史、文化及经济价值。大多数不可移动文物属于露天文物,长期以来遭受着自然的侵害,其健康状况日趋恶化。文物预防性保护是延长文物寿命和其价值的重要前提和依据,因此,对不可移动文物病害预测的研究具有重要意义。文物预防性保护就是利用一切有利于考古遗产研究和保护的科学技术,对文物病害进行预测。随着文物保护物联网技术的发展,现有的预防性文物保护体系在环
煤炭资源的大规模或过度开采引发了矿区一系列生态环境、地表沉陷以及人民安全等问题,加之小型煤矿的增多又加剧了这些问题的严重性。因此,亟须对矿区开采沉陷进行及时、高效的全面监测及分析,从而掌握开采沉陷规律,为矿区开采及治理提供可靠依据。合成孔径雷达干涉测量(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术作为一种先进的对地观测方法,因其全天时、全天候、大
采煤机在采煤过程中,尤其在大倾角、急倾斜工作面工作时,所需制动扭矩大,容易导致制动器发热、磨损。制动摩擦盘在工作中容易产生热变形、热衰退等现象,甚至出现因过热造成的摩擦失效、制动失稳及结构损坏等情况。本论文旨在原有多盘制动器的基础上,结合采煤机的结构及工作特点,通过对多盘制动器结构的改进,利用采煤机冷却系统的水路系统,对制动器摩擦片进行过流式强制水冷,改善其工作性能,克服采煤机制动器失稳现象,提出
大倾角煤层在开采过程中会出现沿煤层倾斜方向覆岩应力分区特征明显,且受载程度不均匀,支架滑、倒及架间挤、咬现象加剧,严重影响了支护系统的稳定性,易造成安全事故,严重影响工作面的安全高效生产。大倾角煤层可采用人工矸石局部充填的方法,深入分析上覆岩层的运移规律,可为解决大倾角煤层长壁采场岩层运动和矿压显现控制提供理论依据,且丰富了大倾角煤层开采理论,对大倾角煤层充填开采提供科学基础,研究具有重要的理论和
煤炭是我国在经济发展过程中不可或缺的主要化石能源之一,随着经济的快速发展原煤产量逐年稳步增加。但是,由于煤炭化学性质不稳定,易受潮风化,发生氧化自燃,对运输和贮存过程带来了巨大的威胁。因此,众多阻化煤自燃的手段应运而生,其中,抗氧化剂作为现阶段研究的热点方向,在医疗、食品、化工的领域有着广泛的应用背景,然而在阻化煤自燃方面的研究较少,因此本文选取变质程度较低的新疆哈密煤为研究对象,以三种常用抗氧化
随着脱贫攻坚战的全面胜利以及乡村振兴战略的实施,原本表现为分布散乱、集约利用程度低的农村居民点布局已无法满足人民日益增长的美好生活需要。因此,本文以东乡族自治县为研究区,从三个方面展开相关研究:首先,综合运用GIS空间分析、景观指数等方法探索研究区内农村居民点的时空演变特征并对相关影响因素进行分析;其次,在影响因素研究的基础上构建农村居民点布局阻力评价指标体系,对东乡族自治县农村居民点的布局适宜性
针对陕北国家煤炭基地大量现役煤仓煤流冲刷破坏问题,采用实验测试、现场调研、数值模拟、理论分析的研究方法,对千万吨级大型现役煤仓煤流块体入仓运动规律进行了系统研究。建立颗粒流冲击煤仓仓壁的离散元模型,研究不同撞击过程对煤仓壁面造成的撞击损害规律,提出控制煤流撞击损害技术方案。针对柠条塔1800万吨产能煤流煤仓损害难题,开展现役煤仓损害研究,进行损害防护优化,为大型煤仓运营生产安全提供了科学支撑。主要
提升机房作为煤矿企业生产物资、作业人员运输系统的监控中心,是联系煤矿井上井下的主要通道。伴随煤矿的智能化建设,监视操控人员的任务由以往手动为主的操作转变为在显示终端的监视及控制,这对其作业的认知水平提出了新的要求。提升机司机在这一情境下极易出现选择性注意失败,由此引发人因事故。因此,本文旨在构建煤矿提升机司机的注意力分配模型,找寻出影响注意力分配的关键指标和因素,深入探究提升机司机的注意力分配规律