(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210163899.3 (22)申请日 2022.02.22 (71)申请人 电子科技大 学 地址 610095 四川省成 都市高新区(西区) 西源大道 2006号 申请人 电子科技大 学长三角研究院 （湖州） (72)发明人 行敏锋　周晓哲　 (74)专利代理 机构 重庆航图知识产权代理事务 所(普通合伙) 50247 专利代理师 孙方 (51)Int.Cl. G06K 9/62(2022.01) G06T 7/11(2017.01) G06V 20/17(2022.01) G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 基于点云数据的地面点拟合、 作物高度提取 的方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种基于点云数据的地面点拟 合、 作物高度提取的方法及系统， 首先获取带有 种植物区域的三维点云数据； 然后确定种植物冠 层数据信息； 再结合地面起伏信息确定地面点云 数据； 并拟合缺失高程数据的地面点， 最后， 根据 冠层顶部点和拟合后的地面点， 计算采样区域内 的种植物高度。 本发明提供的方法通过提取点云 中实际存在的地面点， 对点云各部分的有效程度 进行了分析， 通过基于高程和坡度来提取地面 点， 基于真实地面点对缺失地面点的高程进行拟 合， 消除地形起伏所产生的误差， 适用性更高， 进 而从原始点云中滤出有效点云进行就可以进行 作物高度的提取， 同时排除无效点云干扰， 降低 后续处理的复杂程度， 克服了地形起伏对提取作 物高度带来的误差 。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 114548277 A 2022.05.27 CN 114548277 A 1.基于点云数据的地 面点拟合方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 获取带有种植物区域的三维点云数据； 根据点云数据确定种植物冠层数据信息； 根据冠层数据信息和地 面起伏信息确定地 面点云数据； 根据地面点云数据拟合 缺失高程数据的地 面点。 2.如权利要求1所述的基于点云数据的地面点拟合方法， 其特征在于： 所述种植物冠层 数据信息按照以下步骤确定： 根据种植物间距将点云数据分区， 建立包围盒并根据包围盒构建切片； 对包围盒中各切片的点云数据进行密度聚类得到密度聚类中心； 根据各切片的密度聚类中心之间的差异标记冠层顶部点、 冠层中部点和地 面附近点。 3.如权利要求2所述的基于点云数据的地面点拟合方法， 其特征在于： 所述地面点数据 按照以下步骤确定： 根据地面起伏情况合并预设范围内的地 面附近点； 随机选取地面附近点中的N个样本点进行平面拟合， 并根据地面起伏情况， 设置容差范 围， 找出距离拟合平面在容差范围内的点， 并统计内点个数δ； 重复选取样本点进行内点数标记和统计， 直到符合迭代结束条件， 选取内点个数δ最大 时的拟合平面作为 提取结果， 所述内点 为是地面点云数据。 4.如权利要求2所述的基于点云数据的地面点拟合方法， 其特征在于： 所述包围盒与切 片的构建是按照以下步骤来进行的： 根据子区域的点 云分布建立包围盒， 在z轴方向从下到 上将点云分为多个厚度为H1的切 片， 另外再从上到下将点云分为多个厚度为H2的切片， 两次切片厚度H1、 H2分别根据地面起 伏情况和冠层顶部点云厚度设置 。 5.如权利要求2所述的基于点云数据的地面点拟合方法， 其特征在于： 还包括以下步 骤： 根据包围盒中点云数据的高程信息进行密度聚类， 如果得到两个聚类中心， 再按照这 两个聚类中心的高低标记冠层点与地面附近点； 如果存在一个聚类中心， 则根据 临近包围 盒内的聚类中心判断点云种类。 6.如权利要求4所述的基于点云数据的地面点拟合方法， 其特征在于： 还包括以下步 骤： 比较包围盒下半部分和上半部分中每个切片内的点数与所有切片中点数平均值的大 小， 若某个切片内的点数小于平均值， 则其中的内点被认为是无效的中部冠层点或离群点 并被滤除。 7.如权利要求3所述的基于点云数据的地面点拟合方法， 其特征在于： 所述拟合缺失高 程数据的地 面点是按照以下步骤进行的： 合并所有地面点， 构建KNN查找表， 根据水平距离和所需样本数量查找任意冠层点下方 的地面点云数据； 根据地面点云数据与 该冠层点云数据的水平距离分配权重； 计算地面点云数据的加权 平均高度， 作为该 冠层点正下方的地面高度； 按照上述操作， 遍历所有冠层点， 得到种植物区域的拟合 地面高度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114548277 A 28.根据权利要求1 ‑7中任一项所述的方法来实现作物高度提取的方法， 其特征在于： 包 括以下步骤： 根据利用地面点云数据拟合的地面点以及带有种植物的三维点云数据得到种植物区 域的地面点； 根据带有种植物区域的三维点云数据得到的种植物的冠层顶部点； 根据冠层顶部点和拟合后的地 面点， 计算采样区域内的种植物高度。 9.基于无人机点云和拟合地面点的种植物高度提取系统， 其特征在于： 包括存储器、 处 理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序， 所述处理器执行所述程序时实 现权利要求8所述方法的步骤。 10.基于无人机点云和拟合地面点的种植物高度提取系统， 其特征在于： 包括数据获取 单元、 冠层切片滤波器、 真实地 面点提取单元、 拟合缺失地面点单元、 作物高度估测单 元； 所述数据获取单元， 用于获取农作物种植区域的无人机影像， 通过SfM算法生成的三维 点云； 所述冠层切片滤波器， 用于对原始点云进行预处理， 根据实 际作物种植间距将点云分 区， 构建包围盒与内部切片； 对包围盒中的点云进行聚类， 初步判断点云种类； 根据各切片 的密度差异标记冠层顶部点、 冠层中部点和地面附近点； 滤除无效的冠层中部点， 保留有效 的冠层顶部点和地 面附近点； 所述真实地面点提取单元， 用于对地面附近点进行合并， 应用随即一致性抽样算法提 取地面点； 所述拟合缺失地面点单元， 用于根据所提取真实地面点， 拟合部分冠层下的缺失地面 点； 所述作物高度估测单元， 用于根据冠层顶部点和拟合地面点， 计算采样点的种植物高 度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114548277 A 3