CN105571561A - 立木信息采集方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种立木信息采集方法和装置，其中的方法包括：获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高，并根据所述身高确定智能移动电子设备距离地面的高度；在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的情况下，获取当前智能移动电子设备的俯视角，并根据所述高度和俯视角计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离；在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的情况下，获取当前智能移动电子设备的仰视角，并根据所述高度、距离和仰视角计算被测立木的高度。本发明提供的上述技术方案有效的提高了立木信息采集的便捷性和信息采集效率，并在较大程度上降低了立木信息采集的实现成本。

Description

立木信息采集方法和装置

技术领域

本发明涉及林业技术领域，特别是涉及一种立木信息采集方法和立木信息采集装置。

背景技术

立木信息主要包括：立木树高以及立木胸径等。采集立木信息是森林资源调查与作业设计的重要内容之一，且采集的立木信息的准确性将直接影响森林资源调查的质量以及林木生长状况的分析结果。

传统的立木信息的采集方法为：使用布鲁莱斯测高器等测量工具测量立木树高，使用围尺或轮尺等测量工具测量立木胸径。

随着技术的不断发展，全站仪、经纬仪以及GPS等专业性较强的精密仪器逐渐应用与立木信息采集过程中。

发明人在实现本发明过程中发现，传统的立木信息的采集方法由于其测量工具主要采用了光学和机械原理，因此，信息采集对观测环境有一定的要求，如在观测环境不够开阔，树干相互遮挡的场景中，信息采集存在一定的难度；另外，该信息采集方法由于需要人工估计测量胸径的立木位置、人工读取测量数据以及人工记录测量数据等操作，而使信息采集效率以及信息采集精度较低；而利用专业性较强的精密仪器进行信息采集，则存在信息采集的设备成本较高、需要专业人士操作以及设备的适用范围有限且不便于携带等问题。

有鉴于现有的立木信息采集方法存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种立木信息采集方法和装置，能够解决现有的立木信息采集方法所存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于，克服现有的立木信息采集方法存在的技术问题，而提供一种立木信息采集方法和装置，所要解决的技术问题是，提高立木信息采集的便捷性和信息采集效率，并降低立木信息采集的实现成本。

本发明的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。

依据本发明提出的一种立木信息采集方法，该方法主要包括：获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高，并根据所述身高确定智能移动电子设备距离地面的高度；在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的情况下，获取当前智能移动电子设备的俯视角，并根据所述高度和俯视角计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离；在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的情况下，获取当前智能移动电子设备的仰视角，并根据所述高度、距离和仰视角计算被测立木的高度。

依据本发明提出的一种立木信息采集装置，所述装置包括：高度获取模块，适于获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高，并根据所述身高确定智能移动电子设备距离地面的高度；距离计算模块，适于在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的情况下，获取当前智能移动电子设备的俯视角，并根据所述高度和俯视角计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离；高度计算模块，适于在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的情况下，获取当前智能移动电子设备的仰视角，并根据所述高度、距离和仰视角计算被测立木的高度。

借由上述技术方案，本发明的立木信息采集方法和装置至少具有下列优点及有益效果：本发明通过利用智能移动电子设备距离地面的高度以及在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的情况下所获得的俯视角，可以便捷准确的计算出智能移动电子设备与被测立木之间的距离；通过利用上述高度、距离以及在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的情况下所获得的仰视角，可以便捷准确的计算出被测立木的高度；由上述描述可知，本实施例只需在智能移动电子设备具有拍摄功能、倾角测量功能以及数据处理功能的情况下即可实现立木信息采集，因此，本实施例完全可以利用智能移动电话或者平板电脑等普及率高且便携的智能移动电子设备实现立木信息采集，且本发明可以通过调整智能移动电子设备的俯仰角度、立木观测方向以及距离立木的远近等实现在观测环境不够开阔以及树干相互遮挡等场景下的立木信息采集，从而有效避免了使用专业性的精密仪器进行立木信息采集所带来的设备成本较高、需要专业人士操作、设备的适用范围有限且不便于携带以及信息采集效率低等现象；由此可知，本发明提供的技术方案有效的提高了立木信息采集的便捷性和信息采集效率，并在较大程度上降低了立木信息采集的实现成本。

综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳的实施例，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例一的立木信息采集方法的流程图；

图2是本发明实施例一的获取身高的示意图；

图3是本发明实施例一的智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的一示意图；

图4是本发明实施例一的智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的另一示意图；

图5是本发明实施例一的计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离的示意图；

图6是本发明实施例一的第一拟合函数方程的示意图；

图7是本发明实施例一的智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的示意图；

图8是本发明实施例一的计算立木高度的示意图；

图9是本发明实施例一的第二拟合函数方程的示意图；

图10是本发明实施例二的立木信息采集装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的立木信息采集方法和装置进行详细说明。

实施例一、立木信息采集方法。下面结合图1-9对本实施例的立木信息采集方法进行详细说明。

图1为本实施例的立木信息采集方法的流程图，且图1所示的方法主要包括：步骤S100、步骤S110以及步骤S120。图1所示出的方法通常可以在具有拍摄功能、倾角测量功能以及数据处理功能的智能移动电子设备中执行；优选的，本实施例所记载的方法可以在智能移动电话(如基于Android或者iOS等操作系统的智能移动电话)或者平板电脑(如基于Android或者iOS等操作系统的平板电脑)中执行，本实施例不限制智能移动电子设备的具体表现形式。

本实施例的方法可以表现为设置于智能移动电子设备中的APP(应用)的形式，从而信息采集者通过启动其智能移动电子设备中安装的APP，即可使本实施例的方法所包含的各步骤得以执行，从而实现立木信息的采集。

下面结合图2-9对图1中的各步骤分别进行说明。

S100、获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高，并根据身高确定智能移动电子设备距离地面的高度。

具体的，本实施例可以从外部输入的信息中获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高；如本实施例的智能移动电子设备中的立木信息采集APP运行后，显示设备预设功能键，在该设备预设功能键被点击后，显示与信息采集者进行信息交互的设备预设界面，通过该设备预设界面提示信息采集者输入其身高信息(如图2所示)。本实施例也可以从本地存储的信息中获取信息采集者身高，如本实施例在通过上述设备预设界面接收到信息采集者身高后本地存储该身高信息，在该信息采集者再次使用其智能移动电子设备进行立木信息采集时，信息采集者无需再次点击设备预设功能键来输入其身高信息，本实施例可以读取本地存储的身高信息，并将该身高信息作为当前信息采集者的身高信息。由上述描述可知，在使用智能移动电子设备的信息采集者出现更换现象时，更换后的信息采集者应利用上述设备预设功能输入其身高信息。

本实施例可以根据当前信息采集者身高与预设常数的差值来确定智能移动电子设备距离地面的高度，其中的预设常数可以根据大多数用户使用智能移动电子设备进行拍摄的习惯来设置，如该预设常数可以为0.2-0.4米区间范围内的一个具体数值(如0.25米或者0.3米等)。

S110、在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的情况下，获取当前智能移动电子设备的俯视角，并根据高度和俯视角计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离。

具体的，本实施例可以通过Camera类或者其他与拍摄相关的类来使智能移动电子设备为信息采集者提供拍摄功能。

本实施例中的智能移动电子设备的俯视角可以是指智能移动电子设备的显示屏所在的平面与水平面之间的锐角夹角。本实施例应使智能移动电子设备的显示屏所显示的画面上具有拍摄中心对焦点，该拍摄中心对焦点在由两条相互垂直的线段形成的情况下，两条线段的交点即为拍摄中心对焦点，如图3和图4中的十字交叉线即为拍摄中心对焦点。该拍摄中心对焦点通常可以认为是智能移动电子设备的摄像头坐标系的Z轴，且在智能移动电子设备竖直放置时，摄像头坐标系的Z轴与水平面平行，而X轴和Y轴所形成的平面与水平面垂直。

信息采集者可以通过调整智能移动电子设备的俯视角度来使拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合，如在图3和图4中，拍摄中心对焦点对准被测立木露出地面的最下端。另外，信息采集者所在地面与被测立木最低点最好在同一水平面上。

在拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合的情况下，信息采集者可以通过点击智能移动电子设备的显示屏上所显示的相应功能键(如图3和图4中的“计算目标距离”按键)来触发本实施例的获取当前智能移动电子设备的俯视角的操作。本实施例可以基于智能移动电子设备中的重力传感器来获取当前智能移动电子设备的俯视角，如获取重力传感器当前输出的Z轴加速度值，并对该加速度值进行计算(如利用自定义函数进行计算)，从而可以将该加速度值转换成俯视角。

下面结合图5来说明本实施例利用俯视角和智能移动电子设备距离地面的高度计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离的方法。

设定本实施例根据信息采集者身高而获得的智能移动电子设备距离地面的高度为h(即图5中的“设备预设h”)，线段AE为在拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合的情况下，智能移动电子设备的俯视情况，线段AC为智能移动电子设备的摄像头的视线(即摄像头的Z轴，也即拍摄中心对焦点与被测立木最低点之间的连线)，本实施例获取到的智能移动电子设备的俯视角为∠DAE，而在直角三角形ABC中，计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离(即图5中的目标距离L)所需要的角度为∠BAC；由图5可知，∠CBA、∠BAD、∠CAE和∠ADE都为直角，由于∠BAC+∠CAD＝90°，且∠DAE+∠CAD＝90°，因此，∠BAC＝∠DAE＝θ，即智能移动电子设备的俯视角即为智能移动电子设备与被测立木之间的距离所需的∠BAC。

因此，本实施例可以根据下述公式(1)来计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离：

L＝h×tan0；公式(1)

在上述公式(1)中，L为智能移动电子设备与被测立木之间的距离，h为智能移动电子设备距离地面的高度，θ为在拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合时的智能移动电子设备的俯视角。

为了提高计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离的精确度，本实施例可以利用第一拟合函数方程对上述公式(1)计算出来的距离L进行修正。

本实施例中的第一拟合函数方程是通过以距离测量值为X轴，以距离真实值为Y轴做散点图，并根据散点图中的各散点进行曲线拟合而获得的。

一个具体的例子，设置被测目标，并在距离被测目标一定距离的位置调整智能移动电子设备的俯视角，以使智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测目标的最低点，获取当前智能移动电子设备的俯视角，并利用上述公式(1)计算出距离测量值，然后，通过实际测量的方式获取智能移动电子设备与被测目标之间的距离真实值，利用该组距离测量值和距离真实值在散点图坐标系中标记该散点；通过改变距离被测目标的位置，可以获得多组这样的数值，并将这些数值分别标记在散点图坐标系中，在坐标系中标记的散点足够多时，即可根据各散点获得第一拟合函数方程，如针对各散点添加趋势线以获得相应的拟合函数方程如下述公式(2)所示。散点图坐标系中的各散点以及获得第一拟合函数方程如图6所示。

y＝-0.0018×x³+0.0255×x²+0.8049×x+0.417公式(2)

将上述公式(1)代入上述公式(2)中，可得到下述公式(3)，利用公式(3)计算出的y即为修正后的距离L：

y＝-0.0018×(h×tanθ)³+0.0255×(h×tanθ)²+0.8049×(h×tanθ)+0.417公式(3)

在上述公式(3)中，y为智能移动电子设备与被测立木之间的距离，h为智能移动电子设备距离地面的高度，θ为在拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合时的智能移动电子设备的俯视角。

在设置第一拟合函数方程的过程中可以发现，在智能移动电子设备与被测目标之间的距离不超过10m时，智能移动电子设备的俯视角随两者之间的距离的增大而产生的变化较大；而在智能移动电子设备与被测目标之间的距离超过10m后，智能移动电子设备的俯视角随两者之间的距离的增大而产生的变化较小。为了保证智能移动电子设备与被测立木之间的距离的准确性，智能移动电子设备与被测立木之间的距离最好控制在10m以内。

本实施例可以通过实时的在智能移动电子设备的屏幕上显示上述计算出来的智能移动电子设备与被测立木之间的距离，以有利于信息采集者将两者之间的距离控制在10米范围内。

S120、在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的情况下，获取当前智能移动电子设备的仰视角，并根据上述高度、距离和仰视角计算被测立木的高度。

具体的，本实施例中的智能移动电子设备的仰视角可以是指智能移动电子设备的显示屏所在的平面与水平面之间的钝角夹角。信息采集者可以通过调整智能移动电子设备的仰视角度来使拍摄中心对焦点与被测立木最高点重合，如在图7中，拍摄中心对焦点对准被测立木的树梢的最上端。

在拍摄中心对焦点与被测立木最高点重合的情况下，信息采集者可以通过点击智能移动电子设备的显示屏上所显示的相应功能键(如图7中的“计算树高”按键)来触发本实施例的获取当前智能移动电子设备的仰视角的操作。本实施例可以基于智能移动电子设备中的重力传感器来获取当前智能移动电子设备的仰视角，如获取重力传感器当前输出的Z轴加速度值，并对该加速度值进行计算(如利用自定义函数进行计算)，从而可以将该加速度值转换成仰视角。

下面结合图8来说明本实施例利用仰视角、智能移动电子设备距离地面的高度以及智能移动电子设备与被测立木之间的距离计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离的方法。

设定本实施例根据信息采集者身高而获得的智能移动电子设备距离地面的高度为h(即图8中的“设备预设h”)，线段AC为在拍摄中心对焦点与被测立木最高点重合的情况下，智能移动电子设备的仰视情况，线段FE为智能移动电子设备的摄像头的视线(即摄像头的Z轴，也即拍摄中心对焦点与被测立木最高点之间的连线)，本实施例获取到的智能移动电子设备的仰视角为∠AFH(即∠AFH＝α+90°＝β)，而在直角三角形EFH中，计算直角边EH(如图8中的树高H1)的长度可以通过下述公式(4)计算获得：

EH＝L×tanα公式(4)

在上述公式(4)中，L为智能移动电子设备与被测立木之间的距离(即直角边FH)，α+90°为在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点时的智能移动电子设备的仰视角(即∠AFH)。

由此本实施例的立木的高度可以通过下述公式(5)计算获得：

H＝L×tanα+h+R公式(5)

在上述公式(5)中，H为被测立木的高度，L为智能移动电子设备与被测立木之间的距离(即直角边FH)，α+90°为在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点时的智能移动电子设备的仰视角(即∠AFH)，h为智能移动电子设备距离地面的高度，R为公式修正常数。

在本实施例利用第一拟合函数方程对距离L进行修正的情况下，上述公式(5)可以表示为下述公式(6)的形式：

H＝(-0.0018×(h×tanθ)³+0.0255×(h×tanθ)²+0.8049×(h×tanθ)+0.417)×tanα+h+R公式(6)

在上述公式(6)中，H为被测立木的高度，h为智能移动电子设备距离地面的高度，θ为在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点时的智能移动电子设备的俯视角，α+90°为在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点时的智能移动电子设备的仰视角(即∠AFH)，R为公式修正常数。

上述步骤S100-S120是对被测立木的高度进行测量的过程，本实施例还可以对被测立木的胸径进行测量，其实现过程具体如下：

首先，获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息。具体的，本实施例可以提供游标量具功能，并通过该功能来获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息，如在用户(信息采集者)浏览图像时，如果接收到游标量具功能被触发的信息，则在拍摄图像中显示游标量具，从而用户可以通过滑动游标量具的左侧游标使左侧游标与被测立木胸径左边缘重合，通过滑动游标量具的右侧游标使右侧游标与被测立木胸径右边缘重合，从而通过获取左侧游标所指示的长度刻度以及右侧游标所指示的长度刻度即可获取到拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息。当然，本实施例也可以通过其他方式来获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息，如通过图像识别技术确定拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息，本实施例不限制获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息的具体实现方式。

之后，本实施例根据上述获取到的位置信息计算被测立木在拍摄图像中的胸径。具体的，本实施例可以通过计算左侧游标所指示的长度刻度以及右侧游标所指示的长度刻度的差值来计算被测立木在拍摄图像中的胸径。需要说明的是，上述计算获得的被测立木在拍摄图像中的胸径并不是被测立木的真实胸径，而是按照一定比例缩小的胸径。

之后，根据上述拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离确定该拍摄图像的比例尺。具体的，本实施例预先设置有智能移动电子设备与被测立木之间的距离与拍摄图像的比例尺的对应关系，从而可以根据该对应关系确定出拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离所对应的比例尺。本实施例中的距离与比例尺的对应关系的设置方式可以为：

本实施例可以预先将参考线(即参照物，如直尺)与已知长度的目标物(如规格为A4的复印纸)粘贴在一起，然后，在距离粘贴有参考线的目标物一定距离的位置进行拍照，用直尺量取拍照获得的图像中的参考线的长度，并利用量取的参考线的长度与参考线的实际长度来计算出一个比例尺；然后，利用直尺量取拍照获得的图像中的目标物的长度，并利用上述计算出的比例尺来计算出目标物的长度；改变与粘贴有参考线的目标物之间的距离，利用上述过程可以计算出目标物的不同长度，将计算出的目标物的长度与目标物的真实长度进行比较可知，在距离目标物3m范围内根据参考线计算出的比例尺来推算目标物的长度，其推算出的目标物的长度与目标物的实际长度之间的误差是可以接受的。为了提高计算出的被测立木的胸径的精确度，本实施例可以以上述距离目标物的距离(即图9中的目标距离，如3米内)作为X轴，以上述推算出的比例尺(即图9中的参考线缩放比)作为Y轴做散点图(如图9所示的散点图)，本实施例可以根据该散点图中的各散点进行曲线拟合，从而获得第二拟合函数方程，第二拟合函数方程的一个具体例子如下述公式(7)所示：

y＝0.5974×x³-1.9198×x²+14.886×x-1.2067公式(7)

在上述公式(7)中，x为自变量表示智能移动电子设备距离目标物(如被测立木等)的距离，y表示拍摄图像的比例尺。

由此可知，上述公式(7)即为本实施例预先设置的距离与比例尺的对应关系。在采集立木胸径的过程中，可以将拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离作为公式(7)中的自变量x，从而利用公式(7)计算出的因变量y即为该距离所对应的比例尺。

将上述公式(3)代入公式(7)中，可以获得下述公式(8)：

y＝0.5974×(-0.0018×(h×tanθ)³+0.0255×(h×tanθ)²+0.8049×(h×tanθ)+0.417)³-1.9198×(-0.0018×(h×tanθ)³+0.0255×(h×tanθ)²+0.8049×(h×tanθ)+0.417)²+14.886×(-0.0018×(h×tanθ)³+0.0255×(h×tanθ)²+0.8049×(h×tanθ)+0.417)-1.206公式(8)

在上述公式(8)中，h为智能移动电子设备距离地面的高度，θ为在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合时的智能移动电子设备的俯视角，即在测量被测立木的胸径过程中，也需要执行将智能移动电子设备的拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合的操作。

本实施例可以实时的根据智能移动电子设备距离地面的高度以及在拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合时的智能移动电子设备的俯视角，及时的利用上述公式(8)计算出当前智能移动电子设备与被测立木之间的距离所对应的比例尺。

另外需要说明的是，在做散点图的过程中可以发现，在智能移动电子设备与目标物之间的距离超过3m时，根据参考线计算出的比例尺来推算目标物的长度，其推算出的目标物的长度与目标物的实际长度之间的误差较大；而在智能移动电子设备与目标物之间的距离不超过3m时，根据参考线计算出的比例尺来推算目标物的长度，其推算出的目标物的长度与目标物的实际长度之间的误差较小。为了保证被测立木的胸径的测量准确性，在测量被测立木的胸径过程中，本实施例中的智能移动电子设备与被测立木之间的距离最好应控制在3m范围内。本实施例可以通过实时的在智能移动电子设备的屏幕上显示上述计算出来的智能移动电子设备与被测立木之间的距离，以有利于信息采集者将两者之间的距离控制在3米范围内。

之后，根据被测立木在拍摄图像中的胸径以及上述计算出的拍摄图像的比例尺计算被测立木的胸径，即被测立木在拍摄图像中的胸径与相应的比例尺的乘积即为被测立木的胸径。

实施例二、立木信息采集装置。

图10为本实施例的立木信息采集装置的示意图，且图10所示的立木信息采集装置主要包括：高度获取模块1000、距离计算模块1010以及高度计算模块1020。另外，立木信息采集装置还可以包括：边缘位置获取模块(图10中未示出)、第一计算模块(图10中未示出)、比例尺模块(图10中未示出)以及第二计算模块(图10中未示出)。

图10所示出的装置通常可以设置于具有拍摄功能、倾角测量功能以及数据处理功能的智能移动电子设备中；优选的，本实施例所记载的装置可以设置于智能移动电话(如基于Android或者iOS等操作系统的智能移动电话)或者平板电脑(如基于Android或者iOS等操作系统的平板电脑)中，本实施例不限制智能移动电子设备的具体表现形式。

本实施例的装置可以表现为设置于智能移动电子设备中的APP(应用)的形式，从而信息采集者通过启动其智能移动电子设备中安装的APP，即可使本实施例的装置所包含的各模块执行相应的操作，从而实现立木信息的采集。下面对本实施例的装置所包含各模块分别进行说明。

高度获取模块1000主要用于获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高，并根据该身高确定智能移动电子设备距离地面的高度。

具体的，高度获取模块1000可以从外部输入的信息中获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高；如本实施例的智能移动电子设备中的立木信息采集APP运行后，高度获取模块1000显示设备预设功能键，在该设备预设功能键被点击后，高度获取模块1000显示与信息采集者进行信息交互的设备预设界面，高度获取模块1000通过该设备预设界面提示信息采集者输入其身高信息(如图2所示)。高度获取模块1000也可以从本地存储的信息中获取信息采集者身高，如高度获取模块1000在通过上述设备预设界面接收到信息采集者身高后本地存储该身高信息，在该信息采集者再次使用其智能移动电子设备进行立木信息采集时，信息采集者无需再次点击设备预设功能键来输入其身高信息，高度获取模块1000可以读取本地存储的身高信息，并将该身高信息作为当前信息采集者的身高信息。由上述描述可知，在使用智能移动电子设备的信息采集者出现更换现象时，更换后的信息采集者应利用高度获取模块1000提供的设备预设功能输入其身高信息。

高度获取模块1000可以根据当前信息采集者身高与预设常数的差值来确定智能移动电子设备距离地面的高度，其中的预设常数可以根据大多数用户使用智能移动电子设备进行拍摄的习惯来设置，如该预设常数可以为0.2-0.4米区间范围内的一个具体数值(如0.25米或者0.3米等)。

距离计算模块1100主要用于在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的情况下，获取当前智能移动电子设备的俯视角，并根据高度获取模块1000获取到的高度以及上述俯视角计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离。

具体的，本实施例的装置可以通过Camera类或者其他与拍摄相关的类来使智能移动电子设备为信息采集者提供拍摄功能。

本实施例应使智能移动电子设备的显示屏所显示的画面上具有拍摄中心对焦点，该拍摄中心对焦点在由两条相互垂直的线段形成的情况下，两条线段的交点即为拍摄中心对焦点。该拍摄中心对焦点通常可以认为是智能移动电子设备的摄像头坐标系的Z轴，且在智能移动电子设备竖直放置时，摄像头坐标系的Z轴与水平面平行，而X轴和Y轴所形成的平面与水平面垂直。

信息采集者可以通过调整智能移动电子设备的俯视角度来使拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合。另外，信息采集者所在地面与被测立木最低点最好在同一水平面上。

在拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合的情况下，信息采集者可以通过点击距离计算模块1100在智能移动电子设备的显示屏上所显示的相应功能键来触发距离计算模块1100执行获取当前智能移动电子设备的俯视角的操作。距离计算模块1100可以基于智能移动电子设备中的重力传感器来获取当前智能移动电子设备的俯视角，如距离计算模块1100获取重力传感器当前输出的Z轴加速度值，并对该加速度值进行计算(如利用自定义函数进行计算)，从而距离计算模块1100可以将该加速度值转换成俯视角。

距离计算模块1100可以根据上述公式(1)来计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离。为了提高计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离的精确度，距离计算模块1100可以利用第一拟合函数方程对上述公式(1)计算出来的距离L进行修正。

本实施例中的第一拟合函数方程是通过以距离测量值为X轴，以距离真实值为Y轴做散点图，并根据散点图中的各散点进行曲线拟合而获得的。第一拟合函数方程的一个具体例子如上述方法实施例中针对公式(2)的描述，在此不再重复说明。

为了进一步保证距离计算模块1100所计算出的智能移动电子设备与被测立木之间的距离的准确性，距离计算模块1100可以实时的在智能移动电子设备的屏幕上显示其当前计算出来的智能移动电子设备与被测立木之间的距离，以有利于信息采集者将两者之间的距离控制在10米范围内。

高度计算模块1200主要用于在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的情况下，获取当前智能移动电子设备的仰视角，并根据高度获取模块1000获取到的高度、上述距离计算模块1100计算出的距离以及上述仰视角计算被测立木的高度。

具体的，信息采集者可以通过调整智能移动电子设备的仰视角度来使拍摄中心对焦点与被测立木最高点重合，如在图7中，拍摄中心对焦点对准被测立木的树梢的最上端。

在拍摄中心对焦点与被测立木最高点重合的情况下，信息采集者可以通过点击高度计算模块1200在智能移动电子设备的显示屏上所显示的相应功能键来触发高度计算模块1200执行获取当前智能移动电子设备的仰视角的操作。高度计算模块1200可以基于智能移动电子设备中的重力传感器来获取当前智能移动电子设备的仰视角，如高度计算模块1200获取重力传感器当前输出的Z轴加速度值，并对该加速度值进行计算(如利用自定义函数进行计算)，从而高度计算模块1200可以将该加速度值转换成仰视角。

高度计算模块1200可以利用上述公式(5)或者公式(6)来计算被测立木的高度。具体计算过程在此不再详细说明。

边缘位置获取模块主要用于获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息。

具体的，边缘位置获取模块可以提供游标量具功能，并通过该功能来获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息，如在用户(信息采集者)浏览图像时，如果边缘位置获取模块接收到游标量具功能被触发的信息，则边缘位置获取模块在拍摄图像中显示游标量具，从而用户可以通过滑动游标量具的左侧游标使左侧游标与被测立木胸径左边缘重合，通过滑动游标量具的右侧游标使右侧游标与被测立木胸径右边缘重合，从而边缘位置获取模块通过获取左侧游标所指示的长度刻度以及右侧游标所指示的长度刻度即可获取到拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息。当然，边缘位置获取模块也可以通过其他方式来获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息，如边缘位置获取模块通过图像识别技术确定拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息，本实施例不限制边缘位置获取模块获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息的具体实现方式。

第一计算模块主要用于根据上述边缘位置获取模块获取到的位置信息计算被测立木在拍摄图像中的胸径。

具体的，第一计算模块可以通过计算左侧游标所指示的长度刻度以及右侧游标所指示的长度刻度的差值来计算被测立木在拍摄图像中的胸径。

需要说明的是，第一计算模块计算获得的被测立木在拍摄图像中的胸径并不是被测立木的真实胸径，而是按照一定比例缩小的胸径。

比例尺模块主要用于根据上述拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离确定该拍摄图像的比例尺。

具体的，比例尺模块中预先设置有智能移动电子设备与被测立木之间的距离与拍摄图像的比例尺的对应关系，从而比例尺模块可以根据该对应关系确定出拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离所对应的比例尺。比例尺模块中的距离与比例尺的对应关系的设置方式可以如上述实施例一中与参考线和目标物相关的描述，在此不再重复说明。

比例尺模块可以实时的根据智能移动电子设备距离地面的高度及在拍摄中心对焦点与被测立木最低点重合时的智能移动电子设备的俯视角，及时的利用上述公式(7)或者公式(8)计算出当前智能移动电子设备与被测立木之间的距离所对应的比例尺。

为了保证被测立木的胸径的测量准确性，在测量被测立木的胸径过程中，本实施例中的智能移动电子设备与被测立木之间的距离最好应控制在3m范围内。本实施例可以通过距离计算模块1100实时的在智能移动电子设备的屏幕上显示上述计算出来的智能移动电子设备与被测立木之间的距离，以有利于信息采集者将两者之间的距离控制在3米范围内。

第二计算模块主要用于根据被测立木在拍摄图像中的胸径以及比例尺模块确定出的拍摄图像的比例尺计算被测立木的胸径，即第二计算模块可以将被测立木在拍摄图像中的胸径与相应的比例尺的乘积作为被测立木的胸径。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而，上述描述并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或者修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种立木信息采集方法，其特征在于，所述方法包括：

获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高，并根据所述身高确定智能移动电子设备距离地面的高度；

在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的情况下，获取当前智能移动电子设备的俯视角，并根据所述高度和俯视角计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离；

在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的情况下，获取当前智能移动电子设备的仰视角，并根据所述高度、距离和仰视角计算被测立木的高度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高，并根据所述身高确定智能移动电子设备距离地面的高度的步骤包括：

根据身高输入信息或者本地存储的身高信息获取所述信息采集者身高，并根据所述身高与预设常数的差值确定智能移动电子设备距离地面的高度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述高度和俯视角计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离的步骤包括：

根据下述公式计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离：

L＝h×tanθ；

其中，L为智能移动电子设备与被测立木之间的距离，h为智能移动电子设备距离地面的高度，θ为当前智能移动电子设备的俯视角；

根据第一拟合函数方程对所述距离L进行修正；

其中，所述第一拟合函数方程是通过以距离测量值为X轴，以距离真实值为Y轴做散点图，并根据散点图中的各散点进行曲线拟合而获得的。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述高度、距离和仰视角计算被测立木的高度的步骤包括：

根据下述公式计算被测立木的高度：

H＝L×tan(β-90°)+h+R；

其中，H为树高，L为智能移动电子设备与被测立木之间的距离，h为智能移动电子设备距离地面的高度，β为在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点时当前智能移动电子设备的仰视角，R为公式修正常数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息；

根据所述位置信息计算被测立木在拍摄图像中的胸径；

根据所述拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离确定所述拍摄图像的比例尺；

根据所述被测立木在拍摄图像中的胸径以及所述拍摄图像的比例尺计算被测立木的胸径。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离确定所述拍摄图像的比例尺的步骤包括：

将所述拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离作为第二拟合函数方程中的自变量取值进行计算，以获得相应的因变量，将计算获得的因变量作为所述拍摄图像的比例尺；

其中，所述第二拟合函数方程是通过以智能移动电子设备与参照物的距离测量值为X轴、以拍摄图像中的参照物与实际参照物的比例尺为Y轴做散点图，并根据散点图中的各散点进行曲线拟合而获得的。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在智能移动电子设备的显示屏上实时显示当前计算出的智能移动电子设备与被测立木之间的距离；

所述实时显示的距离用于提示信息采集者：

在计算被测立木的高度过程中，所述智能移动电子设备与被测立木之间的距离不超过10米；

在计算被测立木的胸径过程中，所述智能移动电子设备与被测立木之间的距离不超过3米。

8.一种立木信息采集装置，其特征在于，所述装置包括：

高度获取模块，适于获取使用智能移动电子设备进行立木信息采集的信息采集者身高，并根据所述身高确定智能移动电子设备距离地面的高度；

距离计算模块，适于在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最低点的情况下，获取当前智能移动电子设备的俯视角，并根据所述高度和俯视角计算智能移动电子设备与被测立木之间的距离；

高度计算模块，适于在智能移动电子设备的拍摄中心对焦点对准被测立木最高点的情况下，获取当前智能移动电子设备的仰视角，并根据所述高度、距离和仰视角计算被测立木的高度。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述高度获取模块具体适于：根据身高输入信息或者本地存储的身高信息获取所述信息采集者身高，并根据身高与预设常数的差值确定智能移动电子设备距离地面的高度。

10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

边缘位置获取模块，适于获取拍摄图像中的被测立木胸径左边缘位置信息以及被测立木胸径右边缘位置信息；

第一计算模块，适于根据所述位置信息计算被测立木在拍摄图像中的胸径；

比例尺模块，适于根据所述拍摄图像在拍摄时智能移动电子设备与被测立木之间的距离确定所述拍摄图像的比例尺；

第二计算模块，适于根据所述被测立木在拍摄图像中的胸径以及所述拍摄图像的比例尺计算被测立木的胸径。