专利名称：用于定位目标树的树干的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及用于从诸如LiDAR数据的感测数据确定关于树的信息的方法和系统。更具体地，本发明涉及用于定位目标树的树干的方法和系统。版权本专利文件的公开的一部分包含受版权保护的材料。版权拥有者不反对专利公开的任何人进行传真再现，因为其出现在专利商标局的专利文件或记录中，但无论如何均保留所有版权。
背景技术：
对于许多公共设施来说，树是所有无计划配电中断的第一原因。暴风雨期间对电 气公共系统的大多数损害都由倒下的树或树枝引起，它们使电カ线不能服务。为了帮助降低树损伤公共系统的频率，许多公共设施实施植被管理程序来作为预防措施。北美的公共设施每年在植被管理上花费70亿至100亿美元来尽力防止与接触导体的树相关的服务中断和安全危险。传统上，植被管理程序依赖于树艺家团队进行的定期測量和修剪，以帮助控制公共系统周围的植被，但是在许多情况下，覆盖很长距离的非常多的公共设施线使得在地面上派遣測量团队是不现实的。結果，过去许多公共设施公司转为空中勘测技木，以提供他们的公共系统的摄影图像，其可以被检查以用于可能的植被生长问题。该材料包括底视或倾斜成像技术，具有静止图像和视频。不幸地，这种空中图像材料不提供判断公共系统附近的树如果倒下的话是否是干扰公共设施的危险所需的尺寸数据。根据这些数据，确定树的精确到达范围以及如果它们倒下而妨碍导体的安全区域的能力是非常有限的。近来，植被管理者转向能够提供诸如LiDAR (光探測和测距)系统的三维数据的空中勘测系统，以得到与他们的电力系统相邻的植被的更多信息。例如，美国专利6，792，684和7，474，964公开了分析空中LiDAR数据的俯视图来确定树的高度、树冠大小、基于树冠中的最高点确定的树的假设位置、以及树干或树茎直径。树高度和树冠大小信息可以与已知的结构进行比较，以预测树的物种、年龄和发展等级。甚至已知通过比较树高与可公开获取的林业数据来估计树干大小(树茎大小)的技术，诸如美国专利7，212，670所公开的技木。不幸地，已知的LiDAR方法没有能够确定树的树干起点(也称为树从地面中生长出来所处的种子点、树桩点或树干位置)的精确位置。如以上专利以及美国专利7，539，605所提到的，树干位置目前被估计为在树冠的最高点的正下方。虽然这种假设可能对于自己生长的树或者对于森林中的在各个方向被多个其他树包围的树来说通常是有效的，但其对于在冠层中的开ロ的边缘上生长的树来说经常导致不正确的树干起点位置，例如，诸如电力线通道或鉄路通道的公共事业用地(ROW)。沿着ROW的植被经常趋向于朝向开ロ生长，这是因为可以更好地利用阳光。在生长过程中，这将树冠中心移动到树干起点的水平位置外，使得树和植被朝向开ロ“傾斜”。当现有的远程感测和其他树冠识别方法被应用于定位植被时，树冠(典型地，夕卜围、质心或顶部)经常是被感测和定位的目标，缺少关于由树干起点位置限定的实际所有权的精确信息。缺少精确的定位信息会引起管理挑战，这是因为所有权自然地限定了决定切割、采伐、疏伐、侧向修剪或砍伐树的权利。经常地，树冠生长越过所有权或管理权边界。尤其经常地是，这发生在赋予ROW持有者以ROW内区域的管理权的作为法人实体的公共事业用地(ROW)上。例如，ROW需要用于管理公共设施线、配电线、气体管道、通信线、道路、铁路等。除理解树冠的实际位置与ROW边界的关系的需要之外，知道实际树干起点以预测如果被撞倒、折断或砍掉时树将遵循的正确路线也是非常重要的。树的树干起点在倒树分析中经常被用作基准点，但是现有技术中树干起点位于树冠的最高点下方的假设经常会导致不精确的结果。树的倒下路线可被定义为如果树朝向特定方向倒下的话树会碰到的点的集合。例如，倒下路线分析被用于确定树在倒下时是否会击中电力线导体。倒下植被的几何分析依赖于植被的顶部、所分析的结构的位置以及用于旋转倒下树的支承点的位置之间 的几何形状。不幸地是，目前使用所分析的点(诸如最高的树冠点)对于地平面的水平投影作为支承点来进行倒树分析。所得到的不精确的支承点位置导致不正确的倒下植被分析。因此，非常期望经济、可靠且容易使用的用于定位目标树的树干的方法和系统。
发明内容
公开了一种用于定位目标树的树干的方法。从感测数据集识别目标树。从感测数据集创建至少一个切片图，该至少一个切片图包括目标树的至少一部分。从该至少一个切片图确定目标树的树干位置。公开了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质在其上存储用于定位目标树的树干的指令。该指令当被处理器执行时使得处理器提供感测数据集。该指令还使得处理器从感测数据集识别目标树。该指令进一步使处理器从感测数据集创建至少一个切片图，该至少一个切片图包括目标树的至少一部分。该指令还使处理器从该至少一个切片图来确定目标树的树干位置。还公开了一种用于电子装置的图形用户接口(⑶I)。⑶I用于定位目标树的树干。该GUI具有被配置为提供感测数据集的数据集选择控制器。该GUI还具有被配置为从感测数据集识别目标树的目标选择控制器。该GUI进一步具有被配置为从感测数据集创建至少一个切片图的切片图控制器，该至少一个切片图包括目标树的至少一部分。该⑶I还具有被配置为显示从该至少一个切片图确定的目标树的树干位置的树干位置显示器。还公开了一种用于定位目标树的树干的系统。该系统具有处理器，其被配置为1)从感测数据集识别目标树；2)从感测数据集创建至少一个切片图，该至少一个切片图包括目标树的至少一部分；以及3)从该至少一个切片图确定目标树的树干位置。该系统还具有数据输入端，其耦合至处理器并被配置为向处理器提供感测数据集。该系统进一步具有耦合至处理器或数据输入端的用户接口。公开了用于定位目标树的树干的另一方法。从空中收集的三维感测数据集来识别目标树，其中，从由LiDAR数据(有时称为“激光扫描数据”)、雷达数据、合成孔径雷达数据或来自基于扫描测距并提供3D点云的任何传感器的数据所组成的组中选择该三维感测数据集。通过从感测数据集识别目标树的树冠或者树冠的最高点中的至少一个来识别目标树。从感测数据集创建至少一个基本竖直的切片图，该至少一个切片图包括1)目标树的至少一部分；和2)地形。通过基于该至少一个切片图中的树数据从目标树的被包括部分到地形来拟合树干位置曲线，以从该至少一个切片图来确定目标树的树干位置。树干起点被限定在树干位置曲线与地形的相交处。与至少一个切片图的图像一起显示树干位置曲线或树干起点中的至少一个。通过绕与树干位置曲线相关的支承点旋转目标树上的至少一个关注树点，预测该至少一个关注树点是否倾向于与安全缓冲区相交。该至少一个关注树点选自由树干位置曲线的一部分、树干位置曲线的与地形相对的一端、目标树的被包括部分以及至少一个切片图中的用户选择的点组成的组。与树干位置曲线相关的支承点选自由树干起点、距树干起点的根部偏移、沿着树干位置曲线距树干起点的一定距离、树干位置曲线上的距地形指定高度处的位置组成的组。所有树点或树点的子集链接至支承点。现在可以使用目标线、任何选择的树点和支承点的点集合或线性几何来执行倒树分析。如果预测到目标树上的至少一个关注树点倾向于与安全缓冲区相交，则采取由以下各项组成的组中的动作1)警告用户与安全缓冲区的可能相交；2)显示与安全缓冲区的一个或多个可能的相交点；3)在地图或关注文件的GPS点上标记目标树作为因与安全缓冲区的可能相交而需要的服务；以及4)生成工作订单以使目标树被削减。
图I示意性示出在用于定位目标树的树干的方法和系统中使用的具有已知电力线位置和公共事业用地(ROW)边界线的感测数据集的实施方式。图2示意性示出来自图I的并且示出在用于定位目标树的树干的方法和系统中使用的可能目标树的图像的放大部分的实施方式。图3A和图3B示意性示出来自感测数据集的切片图的实施方式，每个切片图都包括目标树的至少一部分。图3A和图3B都示出了同一目标树的一部分。图4A示意性示出从感测数据集的切片图确定树干位置的一个实施方式。图4B示意性示出图4A的确定树干位置的实施方式，在显示中具有公共事业用地(ROW)边界线的实例。图5示意性示出绕位于树干起点处的支承点旋转关注树点以确定关注树点是否与安全缓冲区相交的实施方式。图6示意性示出绕被定位为与树干起点具有根部偏移距离的支承点旋转关注树点以确定关注树点是否与安全缓冲区相交的实施方式。图7示意性示出绕被定位为沿着树干位置曲线与树干起点具有一定距离的支承点旋转关注树点以确定关注树点是否与安全缓冲区相交的实施方式。图8A至图8C示出用于定位目标树的树干的方法的一个实施方式。图9和图10示意性示出用于定位目标树的树干的系统的不同实施方式。图11示意性示出用于定位目标树的树干的图形用户接口(⑶I)的一个实施方式。应理解，为了清楚起见以及适当认定，在附图中重复使用参考标号以表明相应特征，并且为了更好地示出特征，图中的各元素不需要按比例绘制。
具体实施方式
图I示意性示出了在用于定位目标树的树干的方法和系统中使用的具有已知电力线导体位置22和公共事业用地(ROW)边界线24的感测数据集20的实施方式。感测数据集20优选为从树上方空中收集的三维数据集，然而，一些实施方式可以利用基于地面的感测数据集收集技术。在该图中，来自LiDAR传感器的分类3D点云数据集被修改为分级地图，将植被高度显示为像素的灰阶值。更亮的灰阶值表示更高的植被，黑色值表示没有植被。为了容易示出，在该黑白线图中，没有被灰阶树覆盖的ROW边界线24之间的空旷区域被示为白色，尽管通常在LiDAR数据集中的这种区域被示为黑色。这里，空旷ROW区域被示为白色，使得可以示出其他结构。其他实施方式可以使用基于空中和地面的感测数据收集技术的组合。感测数据集20可包括各种数据类型，诸如但不限于光检测和测距(LiDAR)数 据(有时被称为“激光扫描数据”)、雷达数据、合成孔径雷达数据、来自基于扫描测距并提供3D点云的任何传感器的数据、数字图像或超高速成像数据。感测数据集20可以通过其他数据集来支持，如数字图像、视频或超高速成像数据。为了方便，感测数据集20将经常被称为LiDAR数据，然而，应该理解，其他形式的数据也可适于用作感测数据，它们都在所声明的发明范围内。感测数据集20还可以包括定位数据，例如全球定位系统(GPS)数据，因此已知感测数据集内的对象的坐标位置。此外，感测数据集20可以与已知的公用系统位置组合。在图I的实施方式中，已知的电力线导体位置22和ROW边界24与感测数据集组合，使得可以参照电力线导体位置22和ROW边界24。图2示意性示出了来自图I的并示出在用于定位目标树的树干的方法和系统中使用的可能目标树26、28、30的图像的放大部分的实施方式。在一些实施方式中，候选目标树26,28,30可以通过分别识别树冠32、34和36来建立。本领域的技术人员已知用于树冠识别的各种适当方法，并且树冠识别可以完全自动化、部分自动化或者通过用户与针对此目的编程的处理器的交互来手动进行。可选地，可以通过分别检查每个树冠32、34和36内的LiDAR高度数据来识别每个树冠38、40和42中的最高点。可以选择目标树用于分析，例如目标树26。然后从感测数据集20创建至少一个切片图，该至少一个切片图包括目标树26的至少一部分。切片图可以为无限深度的真正截面，或者切片图可以为固定的或用户可选的深度的截面。尽管可以创建多个可能的切片图，但本文示出和讨论了两个实例切片图。第一切片图是沿着图2的截线3A-3A截取的切片图。因此，在此实例中，第一切片图恰好与图2所示的电力线22基本正交，并且基本竖直。在图3A中示出了感测数据集的第一实例切片图44。在切片图44的此实施方式内可以看到电力线22和地形46。可选地，可以在切片图44中显示树冠32和/或最高树冠点38。由于截线3A-3A的放置，此二维切片图包括目标树26的至少一部分。尽管本文所公开的方法仅需要单个切片图，但有时期望创建多于一个的切片图。作为另一实例，沿着图2的截线3B-3B来截取第二切片图。因此，在此实例中，第二切片恰好与图2所示的电力线22基本平行，并且基本竖直。在图3B中示出感测数据集的第二实例切片图48。由于截线3B-3B的放置，在该截面切片图中看不到电力线22。然而，在切片图48的此实施方式内可以看到地形46。可选地，可以在切片图48中显示树冠32 (该图中未示出)和/或最高树冠点38。由于截线3B-3B的放置，该切片图包括目标树26的至少一部分。尽管切片图被示为基本上与特定结构垂直或平行，但创建其他方向的切片图也是有帮助的，因为树干可以在任何方向上生长。可以除了以上所示和所述的平行和正交切片图之外、或者代替其而使用其他方向的基本竖直的一个或多个切片图。图4A示意性示出了从感测数据集的切片图确定树干位置的一个实施方式。可以基于切片图中的树数据来将树干位置曲线50拟合至目标树26的被包括部分。在此实施方式中，拟合的树干位置曲线50延伸到地形46。树干起点52可被限定在树干位置曲线50与地形46的相交或相遇处。在其他实施方式中，拟合的树干位置曲线可以不完全延伸到地面。树干位置曲线50可以自动拟合、半自动拟合或者通过用户利用执行用于此目的的指令的处理器来手动拟合。用于拟合树干位置曲线的一个非限制性实施方式可以在截面平面中的点云上使用二维(2D)曲线拟合算法。截面的中心面可被用作第三轴坐标。可以绕树冠中心点与正下方的地面之间的轴旋转截取截面，以找到提取树干点的最佳平面。例如，最小平方和方法可用于在2D点数据中拟合曲线。当找到最佳拟合时，可以迭代其他可选截面，直到找到最佳总拟合。最小平方和方法可以被加权，以与远离曲线的点相比更重 视接近曲线的点。类似地，与冠层中的高点相比，接近地面(在该处树干信号最重要)的点可以被加权得更多。加权获得对线性特征的更好拟合。本领域技术人员明了其他适当的曲线拟合方法。其他实施方式可以跳过树干位置曲线的确定，并使用切片图数据来确定树干起点52而不显示树干位置曲线50。图4B示意性示出了在显示中具有公共事业用地(ROW)边界线54的实例的图4A的确定树干位置的实施方式。精确的树干位置(尤其是树干起点52的精确确定)对于确定谁对特定的树具有所有权以及当它们侵占ROW时可以保留树的哪些部分来说是非常有用的。关于ROW的精度对于植被维护计划者和工人是有帮助的。在图4B的实例中，可以看出通过从最高的树冠点38开始向下投影竖直线确定树干起点的现有方法将不正确地估计目标树26位于ROW边界54的电力线22所在的一侧。代替地，本文所描述的方法更加精确，并且可以远程地确定目标树26具有ROW外的树干起点。与现有技术的方法相比，本文描述的方法及其实施方式还可以用于更加精确的倒下路线分析。例如，图5示意性示出了绕支承点58(在此实施方式中其位于树干起点52处)旋转关注树点56以确定关注树点56是否倾向于与安全缓冲区60相交的实施方式。关注树点56可以被自动或手动地选择为树干位置曲线50的任何部分、树干位置曲线的与地形46相对的端部62、目标树26的任何部分或者LiDAR数据集中的任何用户选择点。在一些实施方式中，突出的2D树冠多边形32内部的多个或所有高植被点可以被选择并链接至支承点。然后，与支承点具有最长距离的点可以被用作关注点56。在此实例中，关注点56被选择为投影的2D树冠多边形内的与所选旋转点最远的点。安全缓冲区60可以被自动或手动地限定到切片图内的任何关注对象周围。在此实例中，安全缓冲区60为用于电力线22中的一条的电力线安全缓冲区60。在其他实施方式中，安全缓冲区可以为多个安全缓冲区的组合。然而，为了简化说明，本文只讨论一个安全缓冲区60。倒下路线64示出了至少一个关注树点56在绕支承点58旋转时如何移动。由于支承点58与树干位置曲线50相关(在此情形中，由于树干位置曲线50被用于确定树干起点52)，所以倒下路线64是精确方法。注意，根据所选择的旋转点，不同的树点可以表现为与所选旋转点相距最远。为了比较，如果方法使用基于最高树冠点38的支承点来进行倒下路线分析，则结果将会是不精确的。在这种比较中，非理想支承点66将经由竖直投影从最高的树冠点38向下定位到地形46。非理想倒下路线68将通过绕非理想支承点66旋转最高树冠点38来创建。在非理想倒下路线分析(基于非理想支承点66)的此实例中，非理想倒下路线68将错误地预测与安全缓冲区60的相交70。相比之下，所公开的绕与树干位置曲线50相关的支承点58旋转关注点62的方法可以提供更加精确的结果，并且在此实例中，倒下路线64正确地预测目标树26不倾向于与安全缓冲区60相交。如上所述，图5的实施方式使用树干起点52来作为与树干位置曲线50相关的支承点58。然而，不同的实施方式可以使用与树干位置曲线相关的其他支承点。图6和图7示出了与树干位置曲线相关的支承点的非限制性可选实例。图6示意性示出了绕位于与树干起点52相距根部偏移距离76的支承点74旋转关注树点72以确定关注树点72是否倾向于与安全缓冲区60相交的实施方式。根部偏移距离76可以被手动输入或者自动确定(例如，基于目标树26的一个或多个高度或者目标树26的分类)。根部偏移距离76可被用于考虑当倒下时树的一部分或全部根部被倒放的情况。在这种情况下，支承点74将不位于树干起点52处，代替地，支承点74将为相对于树干起点52的偏移76。在一些实施方式中，会更加期望考虑根部偏移距离76所得到的倒下路线78，并且图6示出了倒下路线78与图 5的倒下路线64的差异。图7示意性示出了绕支承点82 (其沿着树干位置曲线50与树干起点52相距距离80)旋转关注树点80以确定关注树点80是否倾向于与安全缓冲区60相交的实施方式。距离84可以被手动输入或者自动确定(例如，基于目标树26的一个或多个高度或者目标树26的分类)。距离80可被用于考虑树倾向于在地面的上方折断的情况。在这种情况下，支承点82将不位于树干起点52处。代替地，支承点82将为沿着树干位置曲线50相对于树干起点52的偏移84。在其他实施方式中，树干位置曲线上的支承点位置可被确定位于距地形46的指定高度处。在图7的实施方式中，在一些实施方式中会更加期望考虑偏移距离84所得到的倒下路线86，并且图7示出了倒下路线86与图5的倒下路线64的差异。图8A至图8C示出了用于定位目标树的树干的方法的一个实施方式。可选地，感测数据集被收集(88 )。如先前所提到的，感测数据集优选为三维数据集，其可以空中收集和/或从地面收集。感测数据集的适当非限制性实例包括光检测和测距(LiDAR)数据(有时称为“激光扫描数据”)、雷达数据、合成孔径雷达数据、来自基于扫描测距并提供3D点云的任何传感器的数据、数字图像或超高速图像。在一些实施方式中，感测数据集可能已经可获得(例如，如果感测数据集存储在某处)，则将不必须进行收集。感测数据集可以通过诸如静止图像、彩色红外图像、热图像或超高速图像的其他数据集来支持。例如，这样的支持数据集可被用于以逼真颜色或者以可能映射至一些其他感测特性(诸如热特征、化学组成、材料组成等)的颜色对感测数据进行着色。此外，作为选择，可选的支持数据集可被投影到3D点的顶部上以反映3D数据点的实际颜色值。这可以允许更容易地识别树干。在一些实施方式中，可选的支持数据集可以为基于地面的数据，其从感测数据集提供与目标树相关的切片图数据。从感测数据集识别目标树(90)。在一些实施方式中，可以通过识别目标树的树冠
(92)来识别目标树(90)。在其他实施方式中，可以通过识别目标树的树冠的最高点(94)来识别目标树(90)。从感测数据集创建至少一个切片图(96)。该至少一个切片图包括目标树的至少一部分。在一些实施方式中，该至少一个切片图为基本上竖直的切片图(98)。在一些实施方式中，该至少一个切片图与诸如电力线的公共设施部件基本上正交(100)。在其他实施方式中，该至少一个切片图与诸如电力线的公共设施部件基本上平行(102)。在其他实施方式中，该至少一个切片图可以为如上所讨论的任何方向(103)。该切片图可以进一步可选地包括地形点或地形面(104)。在图8B中继续此方法，从该至少一个切片图确定目标树的树干位置(106)。树干位置的适当实例包括树干位置曲线和树干起点。作为树干位置的确定处理的一部分，可以可选地基于该至少一个切片图中的树数据来将树干位置曲线拟合至目标树的被包括部分
(108)。如果树干位置曲线被拟合为延伸到地形，则可选地，树干起点可被限定在树干位置曲线与地形的相交处(110)。在一些实施方式中，即使未拟合树干位置曲线，树干起点也可被确定为一树干位置。可选地，在一些实施方式中，可以基于该至少一个切片图中的树数据将树干起点拟合至目标树的被包括部分(112)。 根据实施方式，一些可选的动作可被包括在上述方法中。可选地，可以与至少一个切片图的图像一起显示树干位置曲线或树干起点中的至少一个(114)。在一些实施方式中，可选地，可以通过绕与树干位置曲线相关的支承点旋转目标树上的至少一个关注树点来预测该至少一个关注树点是否倾向于与安全缓冲区相交(116)。如上所述，至少一个关注树点可以为树干位置曲线的一部分、树干位置曲线的与地形相对的一端、目标树的被包括部分、或者至少一个切片图中的用户选择的点。此外，如上所述，支承点可以为树干起点、距树干起点的根部偏移、沿着树干位置曲线距树干起点的一定距离、或者树干位置曲线上的距地形指定高度处的位置。在图SC中继续此方法，如果预测到目标树上的至少一个关注树点倾向于与安全缓冲区相交(118)，则可以进行动作，诸如 向用户通知与安全缓冲区的可能相交。 显示与安全缓冲区的一个或多个可能的相交点。 将描述树和安全区之间的相交的相交表记录添加至树数据库。 在地图上标记目标树作为因与安全缓冲区的可能相交而需要的服务。 生成工作订单以削减目标树。(如本文所使用的，削减可以指整个树或植被的去除、采伐(小植被的去除)、修剪、整个树枝的去除、修饰、将树枝切割成预期形状、化学处理(例如，使用灭草剂来杀死植被，由此停止其进一步地生长)或者剥皮(从长远来看可以导致树的死亡))图9示意性示出了用于定位目标树的树干的系统120的实施方式。系统120具有处理器122，其被配置为I)从感测数据集识别目标树；2)从感测数据集创建至少一个切片图，该至少一个切片图包括目标树的至少一部分；以及3)从该至少一个切片图确定目标树的树干位置。以上已讨论了定位目标树的树干的适当处理和方法步骤的实施方式。处理器122可以为执行机器可读指令的计算机，该机器可读指令存储在计算机可读存储介质124上，诸如但不限于CD、磁带、光驱动器、DVD、硬盘驱动器、闪存驱动器、存储卡、存储芯片或任何其他计算机可读存储介质。可选或可附加地，处理器122可以包括膝上型或桌上型计算机、微处理器、专用集成电路(ASIC)、数字部件、模拟部件或者它们的任何组合和/或它们中的多个。处理器122可以为独立单元，或者其可以为装置的分布式集合。
数据输入端126耦合至处理器122，并被配置为向处理器122提供至少一个感测数据集。感测数据捕获装置128可以可选地耦合至数据输入端126，以能够实时捕获感测数据集。感测数据捕获装置的实例包括但不限于全波形、多重返回或者首尾脉冲记录式LiDAR传感器。类似地，数据库130可以可选地耦合至数据输入端126以向处理器122提供一个或多个先前捕获的感测数据集。数据库130可以与保持原始数据或格式化文件的存储装置一样简单，或者数据库130可以为复杂关系数据库。根据实施方式，没有数据库130、一个数据库130或多个数据库130和/或感测数据捕获装置128可耦合至数据输入端126。感测数据捕获装置128可通过配线连接、光学连接或无线连接耦合至数据输入端126。无线连接的适当实例可包括但不限于使用802. Ilx协议或蓝牙协议的RF连接。此外，在具有数据库130的实施方式中，处理器122可以耦合至数据库130以绕过数据输入端126来存储结果或访问数据。系统120还具有用户接口 132，其可以耦合至处理器122和/或数据输入端126。用户接口 132可以被配置为显示感测数据集、来自感测数据集的至少一个切片图、树干位置(包括树干位置曲线和/或树干起点)和/或上述任何其他特征。用户接口 132还可以被配置为允许用户从耦合至数据输入端126的数据库130中选择感测数据集，或者开始和停止收集来自耦合至数据输入端126的感测数据捕获装置128的数据。图10示意性示出了用于定位目标树的树干的系统134的另一实施方式。在此实施方式中，处理器122被设置为远程处理器，其通过网络136耦合至数据输入端126。网络136可以为有线或无线局域网(LAN或WLAN)，或者网络136可以为使用任何数量的通信协议以来回传输数据的有线或无线广域网(WAN、WffAN) 使用处理器122被置于远处的系统134使得多个客户侧数据输入端126共享处理器122的资源。在与数据输入端126耦合的用户接口 132的控制下，可以通过数据输入端126从数据库130和/或感测数据捕获装置128获取一个或多个感测数据集。然后，该一个或多个感测数据集可以通过网络136传送至处理器122，处理器122随后可以I)从感测数据集识别目标树；2)从感测数据集创建至少一个切片图，至少一个切片图包括目标树的至少一部分；以及3)从至少一个切片图确定目标树的树干位置，以及4)向客户侧传输具有所确定的树干位置的数据信号138。这种数据传输可以发生在各种传输介质中，诸如有线电缆、光缆和空气。在此实施方式中，远程处理器122可被用于帮助使客户侧硬件的成本保持得较低，并且可以利于处理器或由处理器执行的指令的升级，因为其为中央升级点。图11示意性示出了电子装置上的用于定位目标树的树干的图形用户接口(⑶I)140的一个实施方式。电子装置适当的非限制性实例包括计算机、膝上型计算机、笔记本和个人数字助理(PDA)。⑶I 140具有被配置为提供感测数据集的数据集选择控制器142。⑶I140还具有被配置为从感测数据集识别目标树的目标选择控制器144。目标选择控制器144的一些实施方式可以控制或开启与图I和图2所示的示图类似的又一 GUI。在一些实施方式中，目标选择控制器144可以进一步被配置为识别目标树的树冠。参照图11，⑶I 140还具有被配置为从感测数据集创建至少一个切片图的切片图控制器146，该至少一个切片图包括目标树的至少一部分。⑶I 140进一步具有树干位置显示器148，其被配置为显示从至少一个切片图确定的目标树的树干位置。在一些实施方式中，树干显示148可以进一步被配 置为从至少一个切片图显示地形。⑶I 140可以可选地具有曲线控制器150，其被配置为将树干位置曲线拟合至来自至少一个切片图的树数据。在树干位置显示器148进一步被配置为从至少一个切片图显示地形的GUI实施方式中，曲线控制器150可进一步被配置为拟合树干位置曲线以使其与地形相交。GUI 140可以可选地具有支承控制器152，其被配置为相对于树干位置曲线选择支承点。在一些实施方式中，支承点得自于原始树多边形记录，并且来自给定多边形内的感测数据的所有植被返回值都链接至此支承点。这允许进行倒下路线分析的大量处理而不需要用户对树 等级的附加输入。在一些实施方式中，树干位置显示器148可进一步被配置为显示安全缓冲区，使得如果至少一个关注树点绕支承点旋转，则可以通过观看树干位置显示器148来确定目标树上的至少一个关注树点是否倾向于与安全缓冲区相交。GUI 140可以可选地设置有安全缓冲切换控制器154，其被配置为在树干位置显示器148中显示或隐藏安全缓冲区。⑶I 140还可以可选地设置有边界覆盖控制器156，其可以被配置为在树干位置显示器148中显示或隐藏ROW边界。可选的GUI实施方式可以被配置为具有批量处理接口以在通过单个命令触发时对大量的树进行倒下路线分析。 如此描述了用于定位目标树的树干的方法和系统的多个实施方式，但本领域技术人员应明白，以上详细的公开仅意于通过实例的方式来表现，而不用于限制。尽管关于用于公共设施运送(例如电、水、气、油的运送)的ROW描述了所要求的发明，但所要求的发明同样也可用于其他类型的ROW周围的安全缓冲区，包括用于铁轨、铁路高架电线、高架电话线和通信电缆的安全缓冲区。尽管本文没有明确指出，但本领域技术人员可以构想和进行各种改变、改进和修改。此处意于建议这些改变、改进和修改，并且在所要求的发明的精神和范围内。此外，处理元素或序列的所引顺序或者其数字、字母或其他指示的使用不意于将所要求的处理限制于任何顺序，除非在权利要求中指定。因此，仅通过以下权利要求及其等价物来限制所要求的发明。
权利要求
1.一种用于定位目标树的树干的方法，包括 从感测数据集识别所述目标树； 从所述感测数据集创建至少一个切片图，所述至少一个切片图包括所述目标树的至少一部分；以及 从所述至少一个切片图确定所述目标树的树干位置。
2.根据权利要求I所述的方法,其中,所述感测数据集包括三维数据集。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，所述感测数据集包括从由光检测和测距(LiDAR)数据、激光扫描数据、雷达数据、合成孔径雷达数据、来自基于扫描测距并提供点云的任何传感器的数据、数字图像、视频或超高速成像数据组成的组中选择的数据。
4.根据权利要求I所述的方法,还包括收集所述感测数据集。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，收集所述感测数据集还包括 空中收集所述感测数据集。
6.根据权利要求I所述的方法，其中，从所述感测数据集识别所述目标树包括从所述感测数据集识别所述目标树的树冠。
7.根据权利要求I所述的方法，其中，从所述感测数据集识别所述目标树包括从所述感测数据集识别所述目标树的树冠的最高点。
8.根据权利要求I所述的方法，其中，从所述感测数据集创建的所述至少一个切片图包括二维切片图。
9.根据权利要求I所述的方法，其中，从所述感测数据集创建的所述至少一个切片图包括截面切片图。
10.根据权利要求I所述的方法，其中，所述至少一个切片图包括基本上竖直的切面图。
11.根据权利要求I所述的方法，其中，由支持数据集来支持所述感测数据集。
12.根据权利要求I所述的方法，其中，从所述至少一个切片图确定所述目标树的树干位置进一步包括基于所述至少一个切片图中的树数据将树干位置曲线拟合至所述目标树的被包括部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中 所述至少一个切片图还包括地形； 将所述树干位置曲线拟合至所述目标树的被包括部分包括从所述目标树的被包括部分到所述地形来拟合所述树干位置曲线；以及 树干起点被限定在所述树干位置曲线与所述地形的相交处。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括 与所述至少一个切片图的图像一起显示所述树干位置曲线或所述树干起点中的至少一个。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括 通过绕与所述树干位置曲线相关的支承点旋转所述目标树上的至少一个关注树点来预测所述至少一个关注树点是否倾向于与安全缓冲区相交。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个关注树点选自由所述树干位置曲线的一部分、所述树干位置曲线的与所述地形相对的一端、所述目标树的被包括部分和所述至少一个切片图中的用户选择点组成的组。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，与所述树干位置曲线相关的所述支承点选自由以下各项组成的组 所述树干起点； 距所述树干起点的根部偏移； 沿着所述树干位置曲线距所述树干起点的一定距离；以及 所述树干位置曲线上距所述地形指定高度处的位置。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述安全缓冲区选自由电力线安全缓冲区、铁轨安全缓冲区、铁路高架导线安全缓冲区、电话线安全缓冲区和通信电缆安全缓冲区组成的组。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括 如果预测到所述目标树上的所述至少一个关注树点倾向于与所述安全缓冲区相交，则进行从由以下动作组成的组中选择的动作 向用户通知与所述安全缓冲区的可能相交； 显示与所述安全缓冲区的一个或多个可能的相交点； 向树数据库添加描述所述目标树和所述安全缓冲区之间的相交的相交表记录； 在地图上标记所述目标树作为因与所述安全缓冲区的可能相交而需要的服务；以及 生成工作订单以使所述目标树被削减。
20.一种计算机可读存储介质，其上存储有用于定位目标树的树干的指令，当所述指令被处理器执行时，使所述处理器 提供感测数据集； 从所述感测数据集识别所述目标树； 从所述感测数据集创建至少一个切片图，所述至少一个切片图包括所述目标树的至少一部分；以及 从所述至少一个切片图确定所述目标树的树干位置。
21.根据权利要求20所述的计算机可读存储介质，其中，当被所述处理器执行时使所述处理器从所述至少一个切片图确定所述目标树的树干位置的所述指令进一步包括基于所述至少一个切片图中的树数据将树干位置曲线拟合至所述目标树的被包括部分的指令。
22.根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中 所述至少一个切片图还包括地形； 将所述树干位置曲线拟合至所述目标树的被包括部分的指令包括从所述目标树的被包括部分到所述地形来拟合所述树干位置曲线的指令；以及 所述计算机可读存储介质还具有存储在其上的用于将树干起点限定在所述树干位置曲线与所述地形的相交处的指令。
23.根据权利要求22所述的计算机可读存储介质，还包括存储在其上的用于以下处理的指令 与所述至少一个切片图的图像一起显示所述树干位置曲线或所述树干起点中的至少一个。
24.根据权利要求22所述的计算机可读存储介质，还包括存储在其上的用于以下处理的指令 通过绕与所述树干位置曲线相关的支承点旋转所述目标树上的至少一个关注树点来预测所述至少一个关注树点是否倾向于与安全缓冲区相交。
25.根据权利要求24所述的计算机可读存储介质，其中，所述至少一个关注树点选自由所述树干位置曲线的一部分、所述树干位置曲线的与所述地形相对的一端、所述目标树的被包括部分和所述至少一个切片图中的用户选择点组成的组。
26.根据权利要求24所述的计算机可读存储介质，其中，与所述树干位置曲线相关的所述支承点选自由以下各项组成的组 所述树干起点； 距所述树干起点的根部偏移； 沿着所述树干位置曲线距所述树干起点的一定距离；以及 所述树干位置曲线上距所述地形指定高度处的位置。
27.根据权利要求24所述的计算机可读存储介质，其中，所述安全缓冲区包括电力线安全缓冲区。
28.根据权利要求24所述的计算机可读存储介质，还包括用于以下处理的指令 如果预测到所述目标树上的所述至少一个关注树点倾向于与所述安全缓冲区相交，则进行从由以下动作组成的组中选择的动作 向用户通知与所述安全缓冲区的可能相交； 显示与所述安全缓冲区的一个或多个可能的相交点； 向树数据库添加描述所述目标树和所述安全缓冲区之间的相交的相交表记录； 在地图上标记所述目标树作为因与所述安全缓冲区的可能相交而需要的服务；以及 生成工作订单以使所述目标树被削减。
29.—种在电子装置上使用的图形用户接口，所述图形用户接口用于定位目标树的树干并包括 数据集选择控制器，被配置为提供感测数据集； 目标选择控制器，被配置为从所述感测数据集识别所述目标树； 切片图控制器，被配置为从所述感测数据集创建至少一个切片图，所述至少一个切片图包括所述目标树的至少一部分；以及 树干位置显示器，被配置为显示从所述至少一个切片图确定的所述目标树的树干位置。
30.根据权利要求29所述的图像用户接口，其中，所述目标选择控制器进一步被配置为识别所述目标树的树冠。
31.根据权利要求29所述的图像用户接口，还包括曲线控制器，被配置为将树干位置曲线拟合至来自所述至少一个切片图的树数据。
32.根据权利要求31所述的图像用户接口，其中 所述树干位置显示器进一步被配置为显示来自所述至少一个切片图的地形；并且 所述曲线控制器进一步被配置为拟合所述树干位置曲线以使其与所述地形相交。
33.根据权利要求32所述的图像用户接口，还包括 支承控制器，被配置为相对于所述树干位置曲线选择支承点。
34.根据权利要求32所述的图像用户接口，其中，所述树干位置显示器进一步被配置为显示安全缓冲区，使得通过观看所述树干位置显示器能够确定如果所述目标树上的至少一个关注树点绕所述支承点旋转则所述至少一个关注树点是否倾向于与所述安全缓冲区相交。
35.一种用于定位目标树的树干的系统,包括 a)处理器，被配置为 1)从感测数据集识别所述目标树； 2)从所述感测数据集创建至少一个切片图，所述至少一个切片图包括所述目标树的至少一部分；以及 3)从所述至少一个切片图确定所述目标树的树干位置； b)数据输入端，耦合至所述处理器，并被配置为向所述处理器提供所述感测数据集；以及 c)用户接口，耦合至所述处理器或所述数据输入端。
36.根据权利要求35所述的系统，还包括耦合至所述处理器的数据库。
37.根据权利要求35所述的系统，还包括耦合至所述数据输入端的数据库。
38.根据权利要求35所述的系统，还包括耦合至所述数据输入端的感测数据捕获装置。
39.根据权利要求38所述的系统，其中，所述感测数据捕获装置选自由光检测和测距(LiDAR)系统、激光扫描系统、雷达系统、合成孔径雷达系统、使用基于扫描测距的传感器并提供3D点云的系统、数字成像系统和超高速成像系统组成的组。
40.根据权利要求38所述的系统，其中，所述感测数据捕获装置通过无线连接耦合至所述数据输入端。
41.根据权利要求35所述的系统，其中，所述处理器和所述数据输入端经由网络耦合在一起。
42.根据权利要求35所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置为从所述至少一个切片图确定所述树干位置还包括基于所述至少一个切片图中的树数据将树干位置曲线拟合至所述目标树的被包括部分的指令。
43.根据权利要求42所述的系统，其中 所述至少一个切片图还包括地形； 所述处理器的将所述树干位置曲线拟合至所述目标树的被包括部分的配置包括从所述目标树的被包括部分到所述地形来拟合所述树干位置曲线的配置；并且 所述处理器进一步被配置为将树干起点限定在所述树干位置曲线与所述地形的相交处。
44.根据权利要求43所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置为与所述至少一个切片图的图像一起显示所述树干位置曲线或所述树干起点中的至少一个。
45.根据权利要求43所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置为通过绕与所述树干位置曲线相关的支承点旋转所述目标树上的至少一个关注树点来预测所述至少一个关注树点是否倾向于与安全缓冲区相交。
46.根据权利要求45所述的系统，其中，所述至少一个关注树点选自由所述树干位置曲线的一部分、所述树干位置曲线的与所述地形相对的一端、所述目标树的被包括部分和所述至少一个切片图中的用户选择点组成的组。
47.根据权利要求45所述的系统，其中，与所述树干位置曲线相关的所述支承点选自由以下各项组成的组 所述树干起点； 距所述树干起点的根部偏移； 沿着所述树干位置曲线距所述树干起点的一定距离；以及 所述树干位置曲线上距所述地形指定高度处的位置。
48.根据权利要求45所述的系统，其中，所述安全缓冲区选自由电力线安全缓冲区、铁轨安全缓冲区、铁路高架导线安全缓冲区、电话线安全缓冲区和通信电缆安全缓冲区组成的组。
49.根据权利要求45所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置为进行从由以下动作组成的组中选择的动作 向用户通知与所述安全缓冲区的可能相交； 显示与所述安全缓冲区的一个或多个可能的相交点； 向树数据库添加描述所述目标树和所述安全缓冲区之间的相交的相交表记录； 在地图上标记所述目标树作为因与所述安全缓冲区的可能相交而需要的服务；以及 生成工作订单以使所述目标树被削减。
50.一种用于定位目标树的树干的方法,包括 a)从空中收集的三维感测数据集识别所述目标树，所述感测数据集选自由以下各项组成的组 1)光检测和测距(LiDAR)数据； 2)激光扫描数据； 3)雷达数据； 4)合成孔径雷达数据；以及 5)来自基于扫描测距并提供3D点云的传感器的数据； 通过从所述感测数据集识别所述目标树的树冠或树冠的最高点中的至少一个来识别所述目标树； b)从所述感测数据集创建至少一个基本竖直的切片图，所述至少一个切片图包括 1)所述目标树的至少一部分；以及 2)地形； c)通过基于所述至少一个切片图中的树数据从所述目标树的被包括部分到所述地形来拟合树干位置曲线，来从所述至少一个切片图确定所述目标树的树干位置； d)将树干起点限定在所述树干位置曲线与所述地形的相交处； e)与所述至少一个切片图的图像一起显示所述树干位置曲线或所述树干起点中的至少一个； f)通过绕与所述树干位置曲线相关的支承点旋转所述目标树上的至少一个关注树点来预测所述至少一个关注树点是否倾向于与安全缓冲区相交，其中 I)所述至少一个关注树点选自由所述树干位置曲线的一部分、所述树干位置曲线的与所述地形相对的一端、所述目标树的被包括部分和所述至少一个切片图中的用户选择点组成的组； 2)与所述树干位置曲线相关的所述支承点选自由所述树干起点、距所述树干起点的根部偏移、沿着所述树干位置曲线距所述树干起点的一定距离、所述树干位置曲线上距所述地形指定高度处的位置组成的组；以及 g)如果预测到所述目标树上的所述至少一个关注树点倾向于与所述安全缓冲区相交，则进行从由以下动作组成的组中选择的动作 O向用户通知与所述安全缓冲区的可能相交； 2)显示与所述安全缓冲区的一个或多个可能的相交点； 3)向树数据库添加描述所述目标树和所述安全缓冲区之间的相交的相交表记录； 4)在地图上标记所述目标树作为因与所述安全缓冲区的可能相交而需要的服务；以及 5)生成工作订单以使所述目标树被削减。
全文摘要
公开了用于定位目标树的树干的方法。从测量数据集识别目标树。从测量数据集创建至少一个切片图。该至少一个切片图包括目标树的至少一部分。从至少一个切片图确定目标树的树干位置。还公开了用于定位目标树的树干的系统。该系统具有处理器，其被配置为1)从测量数据集识别目标树；2)从测量数据集创建至少一个切片图，该至少一个切片图包括目标树的至少一部分；以及3)从至少一个切片图确定目标树的树干位置。该系统还具有数据输入端，耦合至处理器并被配置为向处理器提供测量数据集。该系统进一步具有耦合至处理器或数据输入端的用户接口。
文档编号G06Q10/10GK102667835SQ201080050085
公开日2012年9月12日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者亚里·塔皮奥·金内恩, 休·安德鲁·克利默尔, 艾伦·约翰·德容, 莱顿·爱德华·戴尔马斯, 阿达姆·罗伯特·鲁塞尔, 韦莎·约翰内斯·莱潘恩 申请人:公共风险管理有限责任合作公司