树干直径的图像测量方法

陈万杰

（江苏省常州高级中学，江苏常州，213003）

树干直径的图像测量方法

陈万杰

（江苏省常州高级中学，江苏常州，213003）

本文给出了一种基于图像的测量树干直径的方法。该方法利用标定尺为参照物，将标定尺与树干齐平放置，并通过与之垂直的照相机采集图像。利用标定尺的实际尺寸与树干直径实际尺寸跟图像上标定尺的像素个数与树干直径的像素个数有相同的比例值，可计算得到树干的直径。实验结果表明，所给出的树干直径测量方法能够比较准确地计算出立木树干的直径。

树干；图像处理；直径测量

0 引言

活立木在生活中到处可见，也是现在绿化城市、绿化庄园的一个重要的元素。立木树干的直径是活立木生长的重要参数，在现代化的很多研究中，活立木树干直径的测量已经成为了必不可少的部分[1]。然而，以往对活立木树干直径的测量却一直是一个难点，普通的人工测量需要爬上树干，用尺进行测量，这样不仅非常不方便，而且也容易发生坠落事故。为了解决这一问题，提出了基于图像处理的立木树干直径测量方法，希望能够解决普通测量需要爬上树干的难题[2]，同时，希望它易于实现、操作方便、简单、安全。

基于图像处理技术的尺寸测量方法优点很多，如具有成本低、安装简易等。它的非接触性、实时性和灵活性等特点可以有效地解决传统检测方法存在的问题。除此之外，尺寸测量是计算机视觉技术中最普遍的应用，特别在自动化制造行业中，经常会用计算机视觉系统测量工件的各种尺寸的大小，如长度测量、圆测量、角度测量、弧线测量、区域测量等，检测出工件相关区域的基本几何特征。此方法不但可以获取在线产品的尺寸参数，同时可对产品做出在线实时判定和分拣，应用十分普遍。

1 基于图像的树干直径测量原理

由于待测的活立木不是固定的，待测的活立木的直径也是不固定的，为了准确测量树干的直径，在树干旁边放置一个已知大小长度的标定尺来用作参照物。标定尺与树干水平放置，与相机方向垂直，这样，不管外界环境如何变化、要测量的立木粗细、待测部位的高矮都可以方便且简单地测量出来[3]。

拍摄图像时，一个采集图像人员将做好的标定尺放于待测量的树干直径的旁边，保持标定尺与树干水平，与相机垂直[4]。拍摄人员拍摄图像时，尽可能地保证待采集的图像显示在相机屏幕的中间位置。人工用皮尺绕待测量的树木一圈，记录其周长为C。用同样的方法继续采集图像。待图像全部采集完，图像的直径d的计算式如下

标定尺可以找有刻度标定的尺或者标有刻度的具有规则形状的标杆等，也可以是自己制作的，符合要求即可。常见标定尺呈“T”字形，如图1所示，我们采用的这种“T”型自制标定尺。标定尺上方的长方形的长度为21cm，宽度为15cm。

图1 T形标定尺

由测量原理可知，标定尺与树干直径之间存在这一个比例关系，通过这个比例关系可以为树干直径的测量做基础。假定标定尺的长度为d，与标定尺水平方向的齐平的树干的直径为D，图像上每个像素的长度为p。设标定尺占有的像素个数为x，树干直径占有的像素个数为y，则有

Design of diameter measurement for tree trunk based on computer vision

Chen Wanjie
（Changzhou Senior High School of Jiangsu Province, Changzhou Jiangsu, 213003）

This paper presents a method based on computer vision for measuring the diameters of tree trunks, which may be described as using a calibration scale as reference. The calibration scale is placed evenly with the trunk, and the image is collected by a vertical camera. According to the same proportion of the actual size and the pixel number of the scale and the trunk diameter, we can get the size of the diameter. The experiment results show that the measurement method of trunk diameter using monocular vision can effectively improve the tree trunk diameter precision.

tree trunk; image processing; diameter measurement

2 实验结果与分析实验共采集了8张图像。表1是图像方法测量数据与实际值的误差分析结果。